In de mondiale race naar werkende quantumcomputers verschuift de aandacht snel van pure rekenkracht naar iets fundamentelers: foutreductie. Want zonder controle over fouten blijven zelfs de krachtigste quantumchips beperkt tot experimentele toepassingen. Het Nederlandse QuiX Quantum claimt nu een belangrijke doorbraak te hebben bereikt.
Samen met onder meer NASA’s Quantum Artificial Intelligence Laboratory en de University of Twente demonstreerde het bedrijf voor het eerst zogeheten ‘below-threshold’ error mitigation op een fotonische quantumcomputer.
Een mijlpaal die volgens experts essentieel is voor de volgende fase: schaalbare, fouttolerante quantumcomputers.
Van rekenkracht naar betrouwbaarheid
Quantumcomputers werken fundamenteel anders dan klassieke systemen. In plaats van bits gebruiken ze qubits, die extreem gevoelig zijn voor verstoringen. Die fragiliteit is al jaren de grootste bottleneck.
De sector verschuift daarom van ‘meer qubits’ naar ‘betere qubits’. Of preciezer: systemen die fouten niet alleen corrigeren, maar actief reduceren voordat ze zich opstapelen.
Daar zit de kern van de doorbraak van QuiX. Het bedrijf toont aan dat het mogelijk is om in een werkend systeem méér fouten te verwijderen dan het correctiemechanisme zelf introduceert.
“Voor elke quantumtechnologie geldt: je moet kunnen aantonen dat je netto fouten reduceert terwijl het systeem blijft draaien,” zegt CEO Stefan Hengesbach. “Dat is precies wat we hier laten zien.”
Fotonica als schaalbare route
QuiX kiest bewust voor een fotonische aanpak, waarbij lichtdeeltjes (fotonen) de dragers van informatie zijn. Dat heeft voordelen: fotonen zijn relatief stabiel en kunnen bij kamertemperatuur opereren, in tegenstelling tot veel andere quantumtechnologieën.
Maar ook hier speelt een fundamenteel probleem: fotonen zijn niet perfect identiek. Kleine verschillen leiden tot fouten in de berekeningen.
De oplossing die QuiX nu demonstreert, heet ‘photon distillation’. Daarbij worden meerdere imperfecte fotonen gecombineerd via quantuminterferentie, zodat er één ‘schoner’ en beter bruikbaar foton ontstaat.
Het cruciale verschil met eerdere benaderingen:
- Geen zware redundantie (extra qubits) nodig
- Geen intensieve klassieke nabewerking
- Direct toepasbaar in bestaande systemen
Met een programmeerbare 20-modus fotonische processor wist het team de fout door niet-identieke fotonen met een factor 2,2 te reduceren. Netto resulteerde dit, ondanks extra ruis, in een 1,2x verbetering van de totale fout.
Van lab naar productie
Wat deze stap relevant maakt voor de industrie, is dat het geen puur academisch experiment is. De methode is getest op de cloudomgeving van QuiX en is compatibel met echte berekeningen.
Dat onderscheidt deze ontwikkeling van veel andere quantumdoorbraken, die vaak beperkt blijven tot labopstellingen.
Volgens chief scientist Jelmar Renema zit daar precies de waarde:
“Onze methode werkt binnen een draaiend systeem en levert netto foutreductie op, inclusief alle ruis van de hardware. Dat maakt dit een praktische stap richting schaalbare systemen.”
Impact op systeemarchitectuur en kosten
De implicaties reiken verder dan alleen betere prestaties. Foutreductie op dit niveau heeft directe gevolgen voor de architectuur van toekomstige quantumcomputers.
Een van de grootste uitdagingen is namelijk de enorme overhead die nodig is voor foutcorrectie. In sommige concepten zijn duizenden fysieke qubits nodig voor één betrouwbare logische qubit.
De aanpak van QuiX kan die overhead drastisch verlagen. Modellen laten zien dat het aantal benodigde fotonbronnen per logische qubit tot vier keer lager kan uitvallen.
Dat betekent:
- Lagere systeemcomplexiteit
- Minder hardware
- Snellere schaalbaarheid
- Betere businesscase
Voor een industrie die nog volop zoekt naar commerciële toepassingen is dat een cruciale stap.
Europese positie in de quantumrace
De doorbraak onderstreept ook de groeiende rol van Europa in quantumtechnologie. Waar de VS en China vaak domineren in schaal en investeringen, laat deze ontwikkeling zien dat Europese spelers zich kunnen onderscheiden op specifieke technologische routes.
De samenwerking met partijen als NASA en Freie Universität Berlin illustreert bovendien het internationale karakter van de sector.
— Forschungszentrum Jülich/Ralf-Uwe Limbach. Copyright:
Een onafhankelijke expert, David DiVincenzo, noemt het werk een belangrijke stap richting grootschalige systemen, juist omdat het een hardnekkig probleem aanpakt: de maakbaarheid van identieke fotonen.
Van belofte naar toepassing
Hoewel fouttolerante quantumcomputers nog jaren verwijderd zijn, verschuift de discussie langzaam van ‘of’ naar ‘hoe snel’.
Door fouten al op hardware-niveau te reduceren, ontstaat een realistischer pad naar systemen die daadwerkelijk complexe problemen kunnen oplossen – van materiaalontwikkeling tot logistieke optimalisatie.
Voor de Nederlandse maakindustrie en hightechsector is dat relevant. Quantumtechnologie raakt direct aan domeinen waarin Nederland sterk is: fotonica, chiptechnologie en systeemintegratie.
De stap van QuiX laat zien dat die positie niet alleen theoretisch is, maar zich vertaalt naar concrete technologische vooruitgang.
Of, zoals Hengesbach het samenvat:
“De meest efficiënte strategie is niet corrigeren achteraf, maar fouten voorkomen aan de voorkant. Dit is een fundamentele stap richting bruikbare quantumcomputers.”
