Berichtgeving over de Westerse pogingen China in de ICT sector op een achterstand te brengen/houden concentreert zich op het meest essentiële onderdeel: de chips. Deze behoren echter tot de tot nu toe momenteel meest courante digitale technologie. Daarnaast maken geheel andere technologieën ook vorderingen en Chinese onderzoekers en ondernemingen lopen daarin voorop. Het is dus goed eens stil te staan bij de ontwikkelingen in de kwantumtechnologie.
Origin Wukong kwantumcomputer; foto guancaijing (disclaimer)
De technologie
De technologie van kwantumcomputing is niet makkelijk in één alinea samen te vatten, maar het volstaat te weten dat het de potentie heeft om ons begrip van de natuur en de wereld om ons heen drastisch te veranderen. Door gebruik te maken van de principes van de kwantummechanica, kan kwantumcomputing problemen oplossen die onoplosbaar zijn voor klassieke computers. Qubits vormen de basiseenheid van informatie in kwantumcomputing en spelen een vergelijkbare rol in kwantumcomputing als bits in traditionele computing. Klassieke bits zijn echter binair en kunnen slechts de waarde van 0 of 1 hebben, terwijl qubits alle mogelijke toestanden tegelijkertijd aan kunnen nemen.
Twee paden
Supergeleidende kwantumcomputing is gebaseerd op supergeleidende circuits en verwerkt informatie door supergeleidende qubits te manipuleren. De voordelen van supergeleidende qubits zijn hun hoge continuïteit en schaalbaarheid, evenals hun relatief lage vervormingssnelheid. Supergeleidende qubits zijn echter erg gevoelig voor omgevingstemperatuur en elektromagnetische interferentie, dus experimenten moeten worden uitgevoerd bij extreem lage temperaturen en in goed afgeschermde omgevingen.
Het optische kwantumcomputerpad gebruikt fotonen als drager van informatie om het kwantumcomputerproces te realiseren door middel van kwantumoptische componenten. Het belangrijkste voordeel van optische kwantumcomputing is dat fotonen een goede coherentie en een lage interactie hebben, waardoor fotonen minder vatbaar zijn voor verlies van informatie tijdens de overdracht. Bovendien kan optische kwantumcomputing bij kamertemperatuur worden uitgevoerd. De technische uitdagingen liggen in het genereren, bedienen en detecteren van fotonen, die zeer nauwkeurige regeltechnologie en apparatuur vereisen.
De grote spelers
Internationale techgiganten leiden de ontwikkeling van de kwantumcomputerindustrie. In 2019 beweerde Google ‘kwantumsuprematie’ te bereiken, waarmee het voor het eerst in experimenten de superioriteit van kwantumcomputers ten opzichte van traditionele computers bewees. In 2020 kondigde IBM de routekaart voor de ontwikkeling van kwantumcomputers aan, met als doelen 127 qubits in 2021, 433 qubits in 2022 en 1121 qubits in 2023.
In China is de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China het centrum van fundamenteel onderzoek naar kwantumcomputing. In 2020 bouwden Pan Jianwei en zijn team een prototype op basis van Gauss-boson-sampling met 76 fotonen en 100 modi. Een jaar later bouwde hetzelfde team een 66-bits programmeerbaar supergeleidend kwantumcomputerprotype dat quantum random circuit sampling implementeerde. De computationele complexiteit van ervan is 6 ordes van grootte hoger dan Google’s ‘Plane Tree’. Origin Quantum presenteerde in 2023 een 24-bits supergeleidende kwantumcomputer. Op 16 januari 2024 is China’s autonome supergeleidende kwantumcomputer van de derde generatie ‘Origin Wukong’ (zie foto) in gebruik genomen, die computertaken van 200 kwantumcircuits tegelijk kan uitvoeren.
In China zijn ook het Institute of Quantum Information and Quantum Technology Innovation van de Chinese Academie van Wetenschappen en het Quantum Information Center van de Tsinghua University actief in de ontwikkeling van kwantumcomputing.
Spreiding
Qua wereldwijde spreiding van kwantumcomputingbedrijven in de wereld nemen China en de Verenigde Staten een dominante positie in. Met 20 bedrijven heeft Verenigde Staten 28% van deze market en is China met 18 bedrijven goed voor 25%. Vanuit het perspectief van de verdeling van technische routes trekken supergeleiding en optische kwantumpaden de meeste aandacht. In 2023 pasten van de 71 grootste kwantumcomputingbedrijven ter wereld er 19 supergeleidende kwantumcomputingroutes toe, goed voor 27%, waarvan 8 in de Verenigde Staten en 5 in China. 13 kozen voor het optische kwantumcomputingpad, in totaal 13, goed voor 18%, waaronder 4 Chinese ondernemingen.
Knelpunten
Op dit moment zijn er in China, als gevolg van het gebrek aan convergentie van technische routes fragmentatieproblemen in de stroomopwaartse toeleveringsketen en is het moeilijk om de onderzoeks- en de ontwikkelingsdoelen één voor één te doorbreken, wat de ontwikkeling van stroomopwaartse ondernemingen tot op zekere hoogte beperkt. Daarnaast is China voor sommige belangrijkste apparatuur en componenten nog steeds sterk afhankelijk van het buitenland.
Markt
Door de voortdurende evolutie van kwantumcomputingtechnologie en de snelle ontwikkeling van AI-technologie worden de toepassingsgrenzen van kwantumcomputing voortdurend verlegd en wordt ook de schaal van de wereldwijde kwantumcomputingindustrie versneld. Volgens statistieken is de omvang van de wereldwijde kwantumcomputerindustrie in 2023 toegenomen tot USD 4,7 miljard, een jaar-op-jaar stijging van 261,54% en een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 142,38% in de afgelopen drie jaar.
Kwantumcomputers zijn van groot belang bij het verminderen van financiële risico’s, het ontdekken van nieuwe medicijnen en materialen en het optimaliseren van chemische reactieprocessen. Volgens marktprognoses zal de financiële sector in 2035 het hoogste marktaandeel hebben in de wereldwijde downstreamtoepassingen van kwantumcomputing, met een bereik van 51,9%, een aanzienlijke stijging ten opzichte van 15,8% in 2030. Dit wordt gevolgd door de farmaceutische en chemische sector, met respectievelijk 20,5% en 14,2%. Daarom wordt, met de technologische vooruitgang van kwantumcomputers voor algemeen gebruik en de brede toepassing van gespecialiseerde kwantumcomputers op specifieke gebieden, verwacht dat de totale marktomvang van de wereldwijde kwantumcomputerindustrie zal toenemen tot USD 811.7 miljard in 2035.
Andere Chinese spelers
TuringQ
TuringQ is opgericht in 2021 en is een ontwikkelaar van optische kwantumchips en optische kwantumcomputers. Het bedrijf richt zijn R&D op de industrie van kwantumcomputing en de industrialisatie van optische kwantumchips, optische kwantumcomputers, fotoncomputers, kunstmatige intelligentie, fotonprocessors en kwantumwolken die worden gebruikt in krachtmotoren en intelligente computerindustrieën.
Qboson
QBoson is opgericht in november 2020 en ontwikkelt een schaalbaar en programmeerbaar optisch kwantumcomputingplatform. Dergelijke computers zijn een populaire tak van kwantumcomputing, die het principe van kwantumcoherente superpositie gebruikt om informatieoverdracht en parallelle verwerkingsmogelijkheden te bereiken die veel verder gaan dan die van traditionele computers.
HYQ Bit
HYQ Bit, opgericht in 2022, is gespecialiseerd in het maken van kwantumcomputers en een kwantumcloudplatform op maat gemaakt voor verbeterd algoritme-onderzoek en applicatieversnelling. Hun aanpak omvat het bouwen van modulaire, gestandaardiseerde en schaalbare kwantumcomputers met behulp van ion-trap-technologie. Daarnaast bieden ze een kwantumcloudplatform. Het bedrijf biedt betrouwbare, goed combineerbare kwantumcomputers met een uitgebreid aantal qubits, kosteneffectiviteit en het gemak van parallelle bewerkingen.
Qudoor
Qudoor (ook bekend als Guokaike Quantum Technology Beijing) is een bedrijf dat zorgt voor de productie van kwantumcommunicatieapparatuur en de ontwikkeling van kwantumcomputers. Het biedt de ontwikkeling van ion-trap-chips, snelle elektronische timing- en controlesystemen, precisielasersystemen, qubit foto-elektrische meet- en regelsystemen, kwantumwolken en kwantumprogrammeertalen.
Internationale samenwerking
Op 27 augustus jl. liep de Amerikaans-Chinese Overeenkomst voor Wetenschap en Technologie af. Dit markeert een kritiek moment in de wetenschappelijke samenwerking tussen de twee grootmachten. Het was een van de meest invloedrijke bilaterale overeenkomsten die op 31 januari 1979 werd ondertekend tussen de Amerikaanse president Jimmy Carter en de leider van China, Deng Xiaoping. De overeenkomst was bedoeld om de wederzijdse vooruitgang op het gebied van wetenschap en technologie te bevorderen door het bevorderen van gezamenlijke onderzoeksinspanningen, het delen van informatie en het versterken van bilaterale banden. Na steeds kortere verlengingen is de samenwerking nu officieel ten einde.
De kernvraag bij het wel of niet verlengen van de overeenkomst is Amerikaanse inschatting van de stand van de Chinese voortgang in een aantal strategische gebieden, waaronder kwamtumcomputing. Zolang de VS meent voor te lopen, en dat lijkt het geval te zijn, zal dat land geneigd zijn de samenwerking niet voort te zetten om China’s achterstand zo niet te vergroten dan toch zo lang mogelijk voort te laten duren.
Als dat inderdaad gebeurt, heeft de EU een kans in deze zaak een brugfunctie te vervullen, maar gezien het Chinabeleid van de EU van dit moment is het waarschijnlijker dat onze leiders trouw achter de baas in Washington zullen blijven lopen.
China en de VS doen op dit gebied duidelijk niet voor elkaar onder. Dit wordt voor de niet-westerse wereld met de dag duidelijker (denk b.v. aan Turkiye’s interesse in BRICS-lidmaatschap). Voor technologie als kwantumcomputing hoef je niet op je knieën bij het Westen aan te kloppen. Die kun je die ook gewoon in China kopen.
Bron: Industriële Informatie (Chinese site over marktontwikkelingen; 13/8/2024); South China Morning Post (3/9/2024); sites van de genoemde ondernemingen
