Hogeschool van Amsterdam

HvA bereidt banken voor op komst ultrasnelle quantumcomputer

'We hebben niet alle tijd van de wereld'

22 dec 2020 09:31 | Faculteit Digitale Media en Creatieve Industrie

Medewerkers van grote Nederlandse banken krijgen vanaf nu basiskennis mee over de quantumcomputer, in workshops die deze maand starten. Want al lijkt deze nieuwe technologie ver weg, we moeten er nu al over nadenken, aldus lector Marten Teitsma van de Hogeschool van Amsterdam, die de eerste lessen geeft aan medewerkers van ING, ABN AMRO, Rabobank en andere geïnteresseerden.

Het lijkt nog een vergezicht, maar de eerste onderdelen van de quantumcomputer staan al gekoeld op meerdere plekken in de wereld, waaronder Silicon Valley en Delft. Overheden en bedrijven zijn in de race om deze ‘supercomputer’ daadwerkelijk te ontwikkelen. Want een quantumcomputer kan (in de toekomst) bepaalde berekeningen uitvoeren binnen minuten, waar een normale computer misschien duizenden jaren over zou doen.

Marten Teitsma houdt zich als bijzonder lector Applied Quantum Computing aan de HvA bezig met deze nieuwe technologie. Samen met verschillende banken ontstond het idee om werknemers vast te trainen, om hen zo op de toekomst voor te bereiden. De lessen zijn een initiatief van onder meer de Hogeschool van Amsterdam, Betaalvereniging Nederland, drie Nederlandse banken en innovatiehub Quantum.Amsterdam.

Niet zo ver weg

Veelgehoord is dat de quantumcomputer zich nog in experimenteel stadium bevindt. Vergelijk je de huidige fase van ontwikkeling met de ‘gewone’ computer, dan zitten we nu in de jaren vijftig. Toch moeten we er ons al over informeren, aldus Teitsma. “Stel, de quantumcomputer komt er in 2035: dat lijkt alsof we alle tijd wereld hebben. Maar doen organisaties en overheden er dan pas wat mee, dan is dat echt te laat. Je moet namelijk de hele computerstructuur aanpassen, iets wat veel tijd kost.”

Lector Marten Teitsma geeft de workshops met Koen Groenland van quantum-onderzoekscentrum Qusoft.

Vertrouwelijke berichten te kraken

Maar wat vooral een belangrijk punt is: vertrouwelijke informatie wordt nu versleuteld verzonden (‘cryptografie’). Om de versleuteling van geheime berichten te kraken, moet een gewone computer alle mogelijkheden één voor één afgaan; qua tijd ondoenlijk. Een quantumcomputer kan echter alle mogelijkheden tegelijkertijd uitproberen, en zo sleutels van nu beveiligde berichten doorbreken.

Teitsma: “Dan ligt geheime communicatie op straat. Daar moet je dus al snel óók rekening mee houden voor berichten die nu worden verzonden, maar over 10 jaar nog geheim moeten zijn.”

Voor de leek

De workshops die Teitsma de komende tijd geeft, zijn laagdrempelig. “Het is zeker niet de bedoeling om van iedereen een quantumspecialist te maken", aldus Teitsma. "Het gaat om basale kennis, die je van tevoren moet hebben over het gebruik van quantumcomputers. En medewerkers van banken zijn een diverse groep, die er wel mee te maken krijgen; vandaar dat we hier beginnen.” De beoogde deelnemers zijn bijvoorbeeld accountmanagers, communicatiemedewerkers, marketeers en data-analisten.

Niet naïef zijn

Ook kansen en bedreigingen van quantum computing komen in de workshops aan bod. Er heerst veel enthousiasme, omdat quantumcomputers in de toekomst bepaalde algoritmes en voorspellingen binnen no time kunnen doorrekenen. Dat kan voor doorbraken zorgen op gebieden als duurzaamheid en medicijnontwikkeling.

Laten we niet naïef zijn, zegt Teitsma: “Aanvankelijk is er natuurlijk vooral hoop voor nieuwe, baanbrekende technologie. Maar met terugwerkende kracht zie je pas hoe ontwrichtend sommige ontwikkelingen ook kunnen zijn. Daarom kan meer bewustzijn op dit moment geen kwaad. Het is hetzelfde als bij Artificiële Intelligentie; op een gegeven moment moet je hier iets van afweten.”

Voor studenten: nieuwe minor Quantum computing

De HvA start in februari ook als eerste hogeschool in Nederland met een minor Quantum Computing. ICT-studenten leren in deze minor om software te ontwikkelen voor de quantumcomputer. Quantumcomputers vragen namelijk om geheel andere software en andere testprocedures dan we nu kennen. Deze minor valt onder de opleiding HBO-ICT .

In de workshop ‘General Awareness Quantum Computing’ leren deelnemers in drie uur tijd hoe belangrijk het voor bedrijven is om quantumsoftware en nieuwe toepassingen te onderzoeken en te ontwikkelen. De workshop is niet specifiek gericht op de financiële sector; ook werknemers uit andere sectoren zijn van harte welkom. De workshop wordt maandelijks gegeven; de eerstvolgende vindt plaats op vrijdag 29 januari 2021. Opgeven kan via Quantum.Amsterdam.

‘General Awareness Quantum Computing’ is ontwikkeld door de Betaalvereniging Nederland , de Nederlandse Vereniging van Banken , drie Nederlandse banken (ABN Amro, ING en de Rabobank), het kwantumonderzoekscentrum QuSoft en de Hogeschool van Amsterdam (HvA).

De basis voor de quantumcomputer komt voort uit de wetten van de quantummechanica, die zich openbaren bij kleine deeltjes (atomen, elektronen, fotonen). Deze theorie is ontwikkeld in de jaren ’20 van de vorige eeuw.

Een ‘gewone’ computer werkt aan de hand van bits (de bouwstenen/informatiedragers), die de positie van 0 óf 1 kunnen innemen (commando’s bestaan uit combinaties van die nullen en enen). Een quantumcomputer werkt, in het verlengde van de quantumtheorie, met ‘Qubits’, kleine deeltjes die niet alleen 0 of 1 kunnen zijn, maar beide posities tegelijk kunnen innemen, en alles daartussen ('superpositie'). Daardoor is de rekenkracht van een quantumcomputer veel groter.

Daarnaast maakt een kwantumcomputer gebruik van ‘interferentie’, waarbij qubits zichzelf en elkaar beïnvloeden (versterken of uitdoven). Teitsma: ‘Je kunt dit vergelijken met twee stenen die je tegelijk in het water gooit: de golven versterken of verzwakken elkaar. Als je hiermee slim omgaat, ontwikkel je een algoritme waarin dit van pas komt, bijvoorbeeld doordat niet-relevante informatie wordt uitgedoofd.”

Entanglement betekent dat twee qubits met elkaar ‘verstrengeld’ zijn, en van elkaar afhankelijk zijn. Als één qubit een bepaalde waarde aanneemt, dan is de waarde te voorspellen van de andere (verstrengelde) qubits. Het resultaat van één meting is dus onlosmakelijk verbonden met het resultaat van de andere meting. Deze ‘verstrengeling’ kan benut worden om communicatie over een quantuminternet veiliger en effectiever te maken .

Marten Teitsma is bijzonder lector Applied Quantum Computing. Zijn bijzonder lectoraat valt onder het lectoraat Responsible IT van de HvA. Teitsma is daarnaast werkzaam bij QuSoft, onderzoekscentrum voor quantumsoftware, een initiatief van de Universiteit van Amsterdam, de Vrije Universiteit en het Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI).