Ooit gehoord van de Nederlandse Quantum Delta? Met razendsnelle datastromen en ‘Quantumhackers’ die we samen te slim af moeten zijn? Het is niet vreemd als het antwoord nee is, want het gaat over een toekomstvisie. Een ambitieuze visie, waaraan ook in Oost-Nederland hard wordt gewerkt. Voor Cas Damen, lector Applied Nanotechnology, is het al jarenlang quantum wat de klok slaat. Samen met hem en projectleiders Brigitte Tel en Tim Klaver, gaan we in gesprek over Quantum Delta NL: een programma vanuit het Nationaal Groeifonds, dat Nederland op de kaart wil zetten als toonaangevend centrum voor quantumtechnologie.
Programma met impact
Gevraagd naar het ‘project’ Quantum Delta, benadrukt Cas Damen allereerst de grote omvang en impact van alle plannen. “Het is meer een programma dan een project,” zegt hij. “Het gaat echt om honderden miljoenen euro’s die erin worden gestopt vanuit de overheid, bedoeld om economische groei op de langere termijn te realiseren. In brede zin wordt quantumtechnologie gezien als een van de belangrijke technologieën waarmee Nederland in de toekomst z’n geld kan verdienen.”
Een belangrijk doel van het programma, is om de stap te maken van wetenschap naar economische activiteiten. “Dat betekent enerzijds nog meer technologieën ontwikkelen,” zegt Cas. Parallel gaat het om het stimuleren van bedrijfsactiviteiten en het opleiden van mensen die in ‘quantum-startups’ kunnen gaan werken. Daarnaast is er aandacht voor de acceptatie van quantumtechnologie, en de ethische vraagstukken die daarbij komen kijken.
Binnen Quantum Delta Twente wordt momenteel gewerkt aan een project in het kader van ’Qubits in nitrogen vacancy centers’. Een qubit is een eenheid van quantuminformatie, een essentiële bouwsteen bij het mogelijk maken van quantum computing en quantumcommunicatie in de praktijk. Binnen het project worden qubits gemanipuleerd met behulp van lastertechnologie. Bij deze werkwijze moet een laser – door gebruik te maken van imperfecties die aanwezig zijn in diamant – elektronen optisch manipuleren, waardoor opslag van quantuminformatie mogelijk wordt. De quantumcomputers en -communicatiemethoden die mede dankzij ‘nitrogen vacany centers’ kunnen worden ontwikkeld, kunnen opereren op kamertemperatuur; een bijkomend en belangrijk voordeel. Het project wordt geleid door Tjeerd Bollmann, docent-onderzoeker Applied Nanotechnology en ontwikkelaar van de master Quantum Technology. Tjeerd werkt binnen het project onder andere samen met Saxion-studenten Hlib Hryshko en Mihail Mihailov.
Kernlocaties
Het initiatief voor Quantum Delta NL is ontstaan aan de Technische Universiteit Delft, in samenwerking met TNO. De activiteiten van het programma zijn geconcentreerd in vier zogenaamde ‘hubs’. “Wij zijn erbij gekomen toen met name de opleidingscomponent naar voren kwam,” vertelt Cas. De Vereniging Hogescholen, die zich destijds over de voordracht heeft gebogen, kwam uit bij Saxion als onderwijsinstelling met een sterke praktijkfocus. Samen met de Universiteit Twente, het ROC van Twente en partners in het bedrijfsleven, vormt Saxion de Twentse hub binnen Quantum Delta NL. Naast Twente en Leiden/Delft, vormen Eindhoven en Amsterdam de overige hubs.
Het Nationaal Groeifonds wil dat iedereen in Nederland op termijn de vruchten plukt van hun programma’s. Maar hoe leg je nou helder aan de beroepsbevolking uit waarom zij quantumtechnologie nodig hebben? Cas, lachend: “De vraag is andersom. Waarom hebben wij de beroepsbevolking nodig om quantumtechnologie te ontwikkelen? Quantumtechnologie is niet zozeer een technologie op zichzelf, maar maakt gebruik van andere technologieën. Eén daarvan is chiptechnologie. Een andere is wat ze fotonica noemen: met licht signalen verspreiden. Daar moeten gewoon mensen voor opgeleid worden, die een quantumcomputer kunnen bouwen, installeren én programmeren. Je moet mensen hebben die straks glasvezelnetwerken met quantumbeveiliging kunnen aanleggen.”
De manier waarop je een quantumcomputer programmeert is heel anders dan wat we tot nu toe doen. Je moet ook mensen hebben die straks op een quantum-manier kunnen programmeren.
Disruptive technology
Quantumtechnologie wordt door experts omschreven als disruptive. Een technologie die bestaande markten, bedrijven en netwerken sterk zal veranderen. Iemand die het disruptieve karakter van quantumtechnologie onderschrijft is Brigitte Tel, projectleider Onderwijs Quantum Delta Twente. “Je gaat nu van andere aspecten van quantumtheorie gebruik maken,” zegt Brigitte, “waarbij er echt nieuwe applicaties ontstaan, zoals de quantumcomputer. Die stap is heel groot en gaat veel consequenties hebben. Daar wil je de wereld op voorbereiden. En daar moet je ook de beroepsbevolking zo ver voor krijgen. Er komt een explosie van werk, waarvoor werknemers nodig zijn.”
Disruptive dus. Cas vult aan: “De manier waarop je een quantumcomputer programmeert is heel anders dan wat we tot nu toe doen. Je moet ook mensen hebben die straks op een quantum-manier kunnen programmeren. De standaard programmeertalen, die gaan dan niet meer werken. Een ander aspect is dat veel communicatieverbindingen ineens niet meer veilig zijn als de quantumcomputer doorbreekt.” Cas geeft het voorbeeld van een random reader, waarmee simpel gezegd twee ‘sleutels’ worden uitgewisseld tussen een bank en een klant. Cas: “Eigenlijk zijn het hele grote priemgetallen en die worden met elkaar vermenigvuldigd. Iemand die de uitkomst daarvan zou onderscheppen, moet de twee priemgetallen weer uit dat nog veel grotere getal zien te vissen. Een quantumcomputer zou dat heel snel kunnen. Dan krijg je twee sleutels en kun je het ‘bericht’ ontcijferen.”
Quantumcomputer says yes
Pratend over quantumtechnologie, komen vooral de begrippen quantumcomputer en quantumcommunicatie vaak naar voren. Hoewel er nog grote uitdagingen zijn bij de ontwikkeling, productie en introductie van quantumcomputers, wordt er al volop nagedacht over de toepassing ervan. “Quantumcomputers zijn met name heel sterk op het moment dat ze een optimalisatie moeten doen,” legt Cas uit. “Als je heel veel mogelijkheden hebt, dan moet een gewone computer alles een-voor-een langsgaan en kijken wat de beste optie is. Een quantumcomputer kan in theorie alles tegelijk langsgaan. En zeggen: dit is de beste optie.” Brigitte: “Dat gaat je helpen bij het ontwikkelen van vaccins, het doorrekenen van dna, klimaatberekeningen, enzovoort.”
Quantumcomputers kunnen dus aan tal van maatschappelijke vraagstukken een bijdrage gaan leveren. “Ook op het gebied van accuontwikkeling,” vult Tim Klaver aan. In dat geval zou een quantumcomputer kunnen doorrekenen welke materialen het best geschikt zijn voor de ontwikkeling van een optimaal presterende en zo zuinig mogelijke accu. Tim is binnen Quantum Delta NL verantwoordelijk voor het opstarten van een zogenaamd Talent and Learning Centre (TLC) in Twente. Hierbij streeft hij naar een brugfunctie tussen onderwijs en het werkveld. Hij licht toe: “De hybride docent, bijvoorbeeld. Dat is iemand die twee dagen per week in het bedrijfsleven werkt, en drie dagen voor de klas staat. Dan gaat het om de wisselwerking die vervolgens op gang komt.”
Talent and Learning Center Twente
In alle vier kernlocaties binnen Quantum Delta NL, zal een Talent and Learning Center worden opgezet. Maar wat houdt zo’n ‘Center’ dan precies in? “Een fysieke plek waarin onderwijs centraal staat,” vertelt Brigitte. “Waar je gezamenlijk onderwijsactiviteiten gaat oppakken die nu nog niet bij bestaande opleidingen of in het bedrijfsleven plaatsvinden. Waarbij het bedrijfsleven gaat samenwerken met studenten van het ROC, Saxion en de Universiteit Twente.” En waar staan we nu, gelet op het Twentse Talent and Learning Center? Brigitte: “We zitten nu in de fase dat we met name met opleidingen in gesprek zijn. Ook de gesprekken met het bedrijfsleven zijn opgestart. Uiteindelijk komt er ook een gedeelde masteropleiding op het gebied van quantumtechnologie, samen met vier hogescholen.”
Waar Oost-Nederland heel sterk in is, is de maakindustrie. Waarschijnlijk gaan we veel inzetten op bedrijven die quantumcomputers maken.
Het opvangen van de verwachte vraag naar werknemers met kennis van quantumtechnologie, zal in Twente niet losstaan van de aard van de regio. “Waar Oost-Nederland heel sterk in is,” zegt Cas, “is de maakindustrie. Waarschijnlijk gaan we veel inzetten op bedrijven die quantumcomputers maken.” Daarnaast kan worden gedacht aan de ontwikkeling van chips of het inrichten van clean rooms, extreem zuivere werkomgevingen die tijdens onderzoek of productontwikkeling ‘vervuiling’ tot een minimum beperken. De industrie die rondom dat soort activiteiten zal ontstaan, heeft mensen nodig die op de juiste manier zijn geschoold. Cas geeft als voorbeeld hoe het ROC van Twente hierbij aanhaakt: “Daar willen ze een nieuwe module ‘Clean Room Operator’ opzetten.”
En waar kunnen we het Twentse Talend and Learning Center straks vinden? Tim: “De Universiteit Twente gaat nieuwbouw plegen. Daar komt de definitieve ruimte. Wij krijgen waarschijnlijk per september een ruimte bij Saxion op het Ariënsplein, waar we tot die tijd gebruik van kunnen maken.” De definitieve locatie op het terrein van de Universiteit Twente, kan naar verwachting over vijf jaar worden gebruikt.
Quantum Valley
Waar nieuwe technologieën ontstaan, ontstaat ook vaak een voedingsbodem voor innovatieve startups. “Dan moet je bijvoorbeeld denken aan fotonica of chiptechnologie,” zegt Cas. “Dat zijn vakgebieden waarmee wij al heel lang bezig zijn. We kunnen daar makkelijk op inhaken. Specifiek hier in de regio zit QuiX, dat is een bedrijf dat nu vrij hard groeit. Ze maken quantumcomputers op basis van fotonica en verkopen die ook al. Ze hebben net een heel groot contract in de wacht gesleept met het Duitse ministerie.”
Idealiter leidt het succes van een bedrijf als Quix Quantum in de toekomst weer tot nieuwe startups. Spreken we straks dan misschien over Quantum Valley Twente? Cas: “Dat is wel het ideaalbeeld. Dat we uiteindelijk ook studenten gaan trekken die zich kunnen specialiseren. En dat met iets wat ooit zo breed begon.”
Fotografie: Tessa Wiegerinck
Activiteiten Quantum Delta Twente
- Vanuit Quantum Delta Twente is bij verschillende opleidingen aan de Universiteit Twente (UT), Hogeschool Saxion en het ROC van Twente gepeild welke activiteiten meerwaarde kunnen hebben binnen het toekomstige Talent and Learning Center (TLC).
- Er worden gesprekken gevoerd met bedrijven om samenwerkingen te verkennen, en om te peilen waar het werkveld behoefte aan heeft qua scholing van personeel.
- De eerste onderwijsactiviteiten zijn gestart, zoals een project waarin studenten bijdragen aan de realisatie van een opstelling voor quantumpractica.
- Samen met de Leidse Instrumentenmakers School (LiS) wordt gewerkt aan het actualiseren en ‘gelijktrekken’ van onderwijsmodules rondom clean rooms.
- Docenten van Saxion helpen mee bij het landelijk beschikbaar maken van minoren op het gebied van quantum computing en chiptechnologie.
- Na de zomer van 2023 starten twee docent-ontwikkelteams bij de UT en het ROC van Twente met de ontwikkeling van nieuwe masterclasses en projecten op het vlak van quantumtechnologie.
- De komende jaren wordt met Saxion, de UT, het ROC van Twente en het bedrijfsleven een Talent and Learning Center op het UT-terrein gerealiseerd; een hybride ontmoetingsplek en een fysieke leeromgeving.
Meer weten over de 'Second Quantum Revolution'? Lees dan het (Engelstalige) artikel 'A Glance at the Second Quantum Revolution' op de website van Quantum Communications Industrialized.
