Rekenkracht

Beeld: binnenkant van een quantumcomputer. Credit: IBM Research

Het is naar schatting nog zo’n tien jaar wachten voor quantumcomputers echt operationeel zijn. De Amerikaanse fysicus Richard Feynman bedacht het concept in het begin van de jaren 1980. Een klassieke computer werkt met eentjes en nullen, de quantumcomputer met quantumbits (of qubits). Die kunnen in tegenstelling tot bits tegelijkertijd zowel 0 als 1 zijn. Bovendien speelt ook quantumverstrengeling mee – de qubits blijven met elkaar verbonden waar ze zich ook bevinden. Dankzij deze bijzondere quantumeigenschappen neemt rekenkracht exponentieel toe.

Quantumcomputers, waarvan de prototypes omwille van de koeling lijken op futuristische kroonluchters, beloven een revolutie in het wetenschappelijk onderzoek doordat ze heel snel gigantische data kunnen analyseren. Maar er is ook een keerzijde. Onze huidige gesofisticeerde beveiligingssystemen, bijvoorbeeld om bankverrichtingen uit te voeren, komen in gevaar. Naar analogie met de millenniumbug is er een klok in het leven geroepen – de Y2Q-klok – die aangeeft wanneer de quantumcomputers de huidige encryptie doorzien en het bijvoorbeeld onmogelijk wordt om veilig online te shoppen. De queeste naar een quantumproof beveiliging is geopend. Veel tijd rest er ons niet. De (imaginaire) wekker gaat af op 14 april 2030.

Zorgt de quantumcomputer voor een paradigmashift en kan de wet van Moore eindelijk in de prullenmand? Die ‘wet’ zegt dat het aantal transistors op een microchip elke twee jaar verdubbelt. Gordon Moore deed zijn observatie in 1965 en hij voorspelde vrij accuraat de miniaturisering in de chipindustrie die tot op vandaag onverminderd doorgaat. Een chip telt vandaag miljarden transistors, wat maakt dat je smartphone zoveel krachtiger is dan de pc’s van een aantal decennia geleden. Jan Rabaey en Pieter Van Nuffel van onderzoekscentrum imec plaatsen in een voorpublicatie (pag. 20) de wet van Moore in een ruimer kader en schatten dat die nog minstens tien jaar overeind blijft. Dan zal blijken of nieuwe materialen voor halfgeleiders, zoals grafeen, voortaan de dienst uitmaken.

Uiteindelijk is rekenkracht de voornaamste motor achter technologische ontwikkelingen, of het nu artificiële intelligentie, op het menselijk brein geïnspireerde computers of robotica betreft. In deze Eos gaan we dieper in op zachte robots, een relatief nieuw veld binnen de robotica. We associëren robots doorgaans met robuuste, metalen apparaten, die tegen een stootje kunnen. Maar er is nood aan een nieuwe klasse die delicate taken kan uitvoeren, zoals de handling van zacht fruit of interacties met levende wezens. Ingenieurs halen inspiratie uit de natuur, bij dieren die moeiteloos kracht aan flexibiliteit koppelen. In een volgende stap willen ze de materialen zelf intelligent maken, zodat beslissingen gedecentraliseerd en dus sneller genomen worden. Met embodied intelligence lijken robots weer een beetje meer op ons, mensen van vlees en bloed.