Conventionele computers worden ongeveer om de twee jaar dubbel zo snel. Daarmee kunnen ze almaar complexere berekeningen tot een goed einde brengen. Maar de technologie botst zo stilaan tegen z’n limieten aan. Het probleem zijn de transistoren. Bij vroege computers waren die nog zo groot als een wasknijper. Tegenwoordig meten ze nog tien nanometer. Kleiner gaat eigenlijk niet, want dan ga je naar een moleculair niveau en dan functioneert het principe niet meer.

Alle oplossingen tegelijk

De wetenschap vestigt z’n hoop op de quantumcomputer. Die maakt, nogal wiedes, gebruik van quantumfysica. Opvallend: hoewel het werkingsprincipe bewezen is, blijkt de interne werking van zo’n quantumcomputer nog erg enigmatisch. Maar het werkt. Op een compleet andere wijze dan een conventionele computer overigens. Eenvoudig gesteld: een conventionele computer becijferd één scenario tegelijk. Eén potentiële oplossing voor een probleem. Eens daar een uitkomst voor is, kan het een andere oplossing toetsen en uiteindelijk, na verloop van tijd, de verschillende oplossingen vergelijken. Een quantumcomputer werkt evenwel anders: die berekent alle oplossingen tegelijk. Volstrekt onnuttig bij eenvoudige problemen. Maar een complex issue wordt daarentegen net zo snel beantwoord als een conventionele vraag. Een probleem waar zelfs de krachtigste computers van vandaag weken zo niet maanden aan zitten rekenen, lost een quantumcomputer op in een tiende van een tel. Wetenschappers denken zelfs dat een voldoende krachtige computer van dit type ooit zomaar een oplossing voor de klimaatopwarming kan berekenen. Het probleem gaat erin, de oplossing komt eruit.

Ze kosten tientallen miljoenen

Waarom we die quantumcomputers dan niet overal vinden? Wel, de technologie is op z’n zachtst gezegd onpraktisch. Er zijn niet meer dan 16 quantumcomputers ter wereld. Allen zijn prototypes en het getal omvat zowel reeds stopgezette als geplande projecten. Vier technologiebedrijven ter wereld zijn ermee aan de slag: IBM, Google, Intel en Rigetti. Het gaat om calculators met een beperkte capaciteit. Een handvol atomen, wat de complexiteit van de problemen nu nog gevoelig beperkt. En ze werken alleen in een erg veeleisende laboratoriumomgeving. Een rijtje atomen dat met het blote oog niet zichtbaar is, vereist een infrastructuur ter grootte van een rijhuis. Onder meer omdat de uitkomst alleen betrouwbaar is wanneer de temperatuur absurd laag gehouden wordt. -273 graden celcius. Elke quantumcomputer kost tientallen miljoenen euro’s.

Niet kopen, wel huren

Volkswagen investeert niet rechtstreeks in de bouw van een quantumcomputer. Dat is werk voor de hierboven aangehaalde specialisten. Maar het bedrijf heeft in San Francisco wel een team wetenschappers dat de evolutie op de voet volgt en vragen voor quantumcomputers bedenkt. Tegen tarieven van honderdduizenden dollars per uur, wordt vervolgens rekencapaciteit gehuurd.

De reden voor die acute interesse? Wel, de zelfrijdende auto. Eén van de voornaamste hindernissen in z’n evolutie (die niet verloopt zoals gepland - zie hier) is immers de beperkte rekencapaciteit van een conventionele computer. De sector vestigt nog veel hoop op nieuwe, speciaal voor dit doel ontwikkelde chips die de de komende jaren uitkomen. En toch voel je: het zou wel eens onvoldoende kunnen zijn. Zo’n zelfrijdende auto komt immers in aanraking met problemen die het menselijk brein goed kunnen oplossen, maar waarin conventionele computers toevallig echt slecht zijn. Komt een zelfrijdende auto een onvoorziene situatie tegen, dan moet die immers een oplossing zoeken. Dat kan alleen door de verschillende scenario’s te simuleren. Eén per één. Tot een oplossing gevonden is. Uren, dagen aan een stuk. Zelfrijdende testauto’s van Mercedes rijden rondjes rond de blok tot de uitkomst bekend is. Praktisch is het allemaal niet. Maar de quantumcomputer - die zou dat in een oogwenk kunnen. Die evalueert immers alle mogelijkheden tegelijk.

Theorie versus praktijk

Natuurlijk is een quantumcomputer zowel op vlak van kostprijs als praktisch (omvang) onmogelijk in een auto in te bouwen. Maar dat schrikt de wetenschappers niet af. Immers: eens de quantumcomputer voldoende rekencapaciteit heeft, kan die zelf wél een betere en goedkopere versie van zichzelf ontwikkelen. Die kan misschien wél in een auto passen. En betaalbaar zijn. Maar het is misschien ook niet nodig. Een moeilijke verkeerssituatie zou door de auto ook naar een centrale computer doorgestuurd kunnen worden, die een seconde later de oplossing terugstuurt.

Daar is overigens ook nog een probleem mee. Een quantumcomputer met 1 qubit (rekeneenheid) is 99,9% juist. Bij 2 qubits wordt dat 99,4%. Bij 20 qubits is dat nog 93,2%. Het ziet er dus nu al naar uit dat er zelfs met een quantumcomputer nog fouten zullen gebeuren. Ongelukken zijn dus nog niet meteen de wereld uit.