Een processor die de bijzondere quantumeigenschappen van licht benut voor het uitvoeren van complexe berekeningen: de nieuwe spin-off onderneming QuiX van de Universiteit Twente ontwikkelt een chip die dat kan. De basis is er: een fotonische chip die rekent met licht, fotonen, en die het mogelijk maakt om het potentieel van quantum computing te verkennen en te experimenteren met nieuwe manieren van rekenen. De verdere ontwikkeling van de nieuwe chip krijgt een impuls dankzij een investering door Oost NL, Universiteit Twente en een aantal informal investors.
Van quantumcomputers en hun rekenkracht wordt al decennia veel verwacht. Vergeleken met de huidige computersystemen, rekenen quantumcomputers niet met louter enen en nullen. Door het samenspel, interferentie, van quantumeigenschappen, wordt het aantal mogelijke toestanden veel groter. Daardoor zijn naar verwachting grote complexe problemen beter door te rekenen. Bijvoorbeeld het doorrekenen van hoe een molecuul functioneert, voor het vinden van een goede sleutel voor informatiebeveiliging of het kiezen van een medicijn dat precies op het individu is toegesneden. Hoe hoog de verwachtingen ook gespannen zijn, de mogelijkheden om te experimenteren, met compleet nieuwe hardware én software, staan nog in de kinderschoenen.
Bij kamertemperatuur
Daarin wil QuiX verandering brengen door quantumeigenschappen van fotonen te benutten. Quantumcomputers zijn tot nu toe vaak gebaseerd op de eigenschappen van elektronen, met ‘qubits’ als informatiedragers. Die werken alleen bij afkoeling tot nabij het absolute nulpunt (min 273 graden Celsius). Door met licht te werken, kan het ook op kamertemperatuur. Met de fotonische processor richt QuiX, opgericht door de UT-wetenschappers Willem Vos, Pepijn Pinkse, Ad Lagendijk, Klaus Boller en Jelmer Renema, zich niet zozeer op een brede consumentenmarkt, maar primair op onderzoekers en R&D-afdelingen die de technologie willen verkennen en nieuwe toepassingen ontdekken. De gezamenlijke inspanning kan de technologie in een stroomversnelling brengen, is de gedachte.
SERENDIPITEIT
Het mooie is de voorsprong die QuiX nu al heeft: Jelmer Renema, UT-onderzoeker en chief technology officer (CTO) van QuiX, en zijn collega’s Caterina Taballione en Tom Wolterink, vonden bij toeval uit dat een bestaande fotonische chip ook geschikt is voor quantumtoepassingen. De chip, met acht ingangen en acht uitgangen, leidt fotonen door een stelsel van lichtkanalen en splitsingen. Dit stelsel is van buitenaf te beïnvloeden door ‘wissels om te zetten’. De eigenlijke berekening vindt plaats door de interactie van de fotonen die onderweg zijn, bijvoorbeeld via quantumverstrengeling. De huidige chip is al een van de grootste in zijn soort, maar QuiX denkt aan opschalen van 8 bij 8 naar bijvoorbeeld 20 bij 20 of 50 bij 50 in- en uitgangen. Het is daarbij de kunst om het verlies onderweg zoveel mogelijk te beperken, anders dooft het foton al uit voor het de uitgang kan bereiken en is daarmee de moeite voor niets geweest. De lichtgeleiders die ontwikkeld zijn door het MESA+ NanoLab van de UT en de onderneming LioniX, staan bekend om hun lage verliezen.
Fotonica ecosysteem Twente
Vanuit het Innovatiefonds Overijssel verstrekt Oost NL nu een financiering aan QuiX, evenals Universiteit Twente vanuit Holding Technopolis Twente en RAPH2INVEST, dat ook eerder al investeerde in de nieuwe onderneming. “De potentiële impact van quantumcomputers op de samenleving is enorm, voor het doorrekenen en oplossen van de grote en complexe vraagstukken waarvoor wij staan. QuiX biedt nu een kansrijk gereedschap om ervaring op te doen”, aldus Marius Prins, algemeen directeur van Oost NL. “Met deze investering versterken we de positie die Nederland, en Twente in het bijzonder, heeft op het gebied van fotonica, een van de belangrijkste technologieën van dit moment. Zo komen innovaties eerder op de markt, en het is ook goed voor hoogwaardige werkgelegenheid in Overijssel.”
PHOTONDELTA
De investering versterkt bovendien het krachtige fotonica ecosysteem in Overijssel. Niet alleen werken aan de UT ruim honderd onderzoekers aan fotonica, ook kent Twente sterke spelers als LioniX International en PhoeniX. De nieuwste loot aan de stam is PHiX Photonics Assembly dat zich richt op geautomatiseerde assemblage van fotonische chips, en is ook door Oost NL ondersteund. PHiX werkt nauw samen met het Fraunhofer Project Center op de UT-campus, dat zelf een incubator is gestart voor fotonica startups. De nieuwe investering past in de plannen van het convenant PhotonDelta dat in december 2018 een nationale investering van 236 miljoen in fotonica heeft aangekondigd.
