Onderzoekers van de Saxion-hogeschool hebben een werkende demonstratieopstelling gebouwd voor een fotonische quantumprocessor: een miniatuurcomputer die niet rekent met elektronen, maar met lichtdeeltjes. De opstelling, ontwikkeld binnen het lectoraat Applied Nanotechnology, is gebaseerd op een programmeerbare fotonische chip en vormt, naar eigen zeggen, een belangrijke stap in de toepassing van quantumtechnologie. Het project is uitgevoerd in samenwerking met het Enschedese QuiX Quantum en wordt gesteund door het Groeifondsprogramma Quantum Delta NL.
De kern van de innovatie ligt in de manier waarop licht wordt gebruikt om berekeningen uit te voeren op quantumniveau. Waar conventionele chips werken met elektronen, gebruikt de fotonische chip fotonen, die zich volgens de wetten van de quantummechanica gedragen. ‘Geïntegreerde fotonica is een belangrijke technologie, die de benodigde precisie en schaalbaarheid binnen bereik brengt voor realistische quantumoplossingen’, zegt senior onderzoeker en docent Tjeerd Bollmann van Saxion. ‘De demonstrator voor een fotonische quantumprocessor toont de kracht van het verenigen van onderzoek en industrie om quantumcomputing vooruit te helpen.’
Het project had een duidelijke uitdaging: het realiseren van een volledig functionele demonstratieopstelling die zowel onderzoek als onderwijs kan ondersteunen. De fotonische chip, geleverd door QuiX Quantum, vormt het hart van het systeem. De onderzoekers van Saxion ontwikkelden de ondersteunende subsystemen: de elektrische aansturing, de temperatuurregeling en de mechanische constructie. ‘Effectieve quantumontwikkelingen vereisen specifieke technologische kennis en praktische vaardigheden, waarvan de opbouw jaren in beslag neemt’, zegt projectleider en senior onderzoeker Dmytro Polishchuk. ‘Door aan dit soort projecten te werken, kunnen we deze basis niet alleen actueel houden, maar ook inzetten in onderzoeksprojecten met onze partners en bij het opleiden van onze studenten.’
Na de bouw werd de opstelling eerst getest in het klassieke domein om de regelbaarheid van licht te demonstreren. Vervolgens gingen de onderzoekers aan de slag in het quantumregime, waarbij gebruik is gemaakt van een enkele-fotonbron en speciale detectieschema’s gebaseerd op coïncidentiemetingen; een methode waarbij twee fotonen gelijktijdig worden gedetecteerd. De opstelling kon simpele quantumbewerkingen en -metingen uitvoeren bij kamertemperatuur, zonder dat er dure koelinstallaties nodig zijn. Dat maakt het systeem niet alleen veel eenvoudiger te gebruiken, maar ook geschikt voor onderwijsdoeleinden.
Link magazine december 2025-januari 2026. Thema: Geld verdienen tijdens de hele lifecycle. Cover Christian Rood Leydenjar. Lees het artikel digital of vraag exemplaar op bij mireille.vanginkel@linkmagazine.nl
Een tweede belangrijk kenmerk is de toegankelijkheid. De demonstrator is opgebouwd uit grotendeels commercieel verkrijgbare componenten. Zo gebruikten de onderzoekers een relatief goedkoop kristal als fotonbron en detectoren op basis van fotodiodes uit standaard siliciumtechnologie. Daarmee hebben de partijen bewezen dat geavanceerde quantumexperimenten ook zonder extreem dure laboratoriuminfrastructuur kunnen worden uitgevoerd.
Caterina Tabalione, commercial & partnership lead bij QuiX Quantum, ziet grote waarde in die aanpak. ‘Fotonische geïntegreerde schakelingen zijn noodzakelijk voor quantumcomputing. Deze schakelingen brengen allerlei uitdagingen met zich mee. Maar om te beginnen zou je een chip al kunnen gebruiken om studenten te trainen en hen te laten begrijpen wat er in vredesnaam allemaal gebeurt op quantumniveau. Je zou een paar experimenten kunnen opzetten om hun dat te laten zien. Zoiets is ook nuttig voor ons, omdat we willen weten wat goede en slechte chips zijn.’
Met de demonstrator voerde het team van Saxion inmiddels standaardquantumexperimenten uit, zoals interferentie van een enkel foton (het quantumequivalent van het dubbele-spleetexperiment in de klassieke optica). Momenteel bereiden de onderzoekers de set-up voor op het meten van Hong-Ou-Mandel-interferentie, een cruciaal fenomeen dat geldt als hoeksteen van fotonische quantumcomputing.
Omdat de opstelling vanaf het begin is ontworpen voor een hoge mate van aanpasbaarheid en een brede inzetbaarheid, kan ze ook dienen als testplatform voor nieuwe fotonische oplossingen. In combinatie met de opgedane kennis en ervaring vormt dit, volgens het onderzoeksteam, een perfect uitgangspunt voor de ontwikkeling van praktische oplossingen voor echte quantumtoepassingen in toekomstige projecten. De betrokkenheid van studenten zorgt daarbij voor een belangrijke meerwaarde. Ze werken mee aan het ontwerp en de uitvoering van de experimenten, waardoor ze direct worden getraind in een technologie die de komende decennia sterk in opkomst zal zijn.
Saxion kijkt inmiddels vooruit. Een van de nieuwe projecten, in samenwerking met QuiX Quantum en het eveneens Enschedese PhiX, richt zich op de doorontwikkeling van de huidige set-up tot een compacte, draagbare demonstrator. Die zou gebruikt kunnen worden voor onderwijs en publieksactiviteiten. ‘We hopen hiermee de technologie zichtbaarder en breder toepasbaar te kunnen maken’, aldus het Saxion-team.
