China leidt de revolutie in kwantumcomputing

Meer dan tien jaar geleden keerde de Chinese natuurkundige Pan Jian-Wei terug uit Europa om toezicht te houden op onderzoek naar enkele van de belangrijkste technologie van de 21st eeuw.

Op een conferentie in Shanghai deze zomer boden Pan en zijn team een ​​zeldzame blik op het werk dat hij omschreef als een 'revolutie'.

Ze spraken over de hack-resistente communicatienetwerken die ze in heel China aan het bouwen zijn, de sensoren die ze ontwerpen om door smog en rond hoeken te kijken, en de prototype computers die ooit de rekenkracht van een bestaande machine kunnen verslaan.

Alle apparatuur is gebaseerd op kwantumtechnologie - een opkomend veld dat informatieverwerking zou kunnen transformeren en grote economische en nationale veiligheidsvoordelen zou kunnen opleveren voor landen die het domineren. Tot ongenoegen van sommige wetenschappers en functionarissen in de Verenigde Staten, helpt China's formidabele investering het in te halen bij het westerse onderzoek op dit gebied en, op een paar gebieden, vooruitgang te boeken.

Peking steekt miljarden in onderzoek en ontwikkeling en biedt Chinese wetenschappers grote voordelen om uit westerse labs naar huis terug te keren. China's drive heeft geleid tot oproepen voor meer R & D-financiering in de Verenigde Staten, en heeft bijgedragen tot bezorgdheid bij de regering-Trump dat sommige soorten wetenschappelijke samenwerking met China het People's Liberation Army kunnen helpen en de belangen van de VS kunnen schaden.

"De Verenigde Staten moeten voorbereid zijn op een toekomst waarin hun traditionele technologische dominantie voor nieuwe, misschien ongekende uitdagingen staat", schreef het Center for a New American Security in een recent rapport over de kwantumambities van China.

Quantumtechnologie probeert de verschillende eigenschappen van atomen, fotonen en elektronen te benutten om krachtigere hulpmiddelen te bouwen voor het verwerken van informatie.

Vorig jaar had China bijna twee keer zoveel patentaanvragen als de Verenigde Staten voor kwantumtechnologie in het algemeen, een categorie die communicatie- en cryptologieapparatuur omvat, volgens marktonderzoeksbureau Patinformatics. De Verenigde Staten zijn echter wereldleider op het gebied van octrooien die betrekking hebben op het meest gewaardeerde segment van het veld - kwantumcomputers - dankzij zware investeringen door IBM, Google, Microsoft en anderen.

Pan, die door de Chinese media de 'vader van kwantum' wordt genoemd, helpt bij het toezicht op het Chinese programma. Vanuit zijn labs aan de University of Science and Technology of China (USTC), in Shanghai en Hefei, leidt de 49-jarige een team van 130 onderzoekers. In 2017 noemde het tijdschrift Nature hem een ​​van de 'tien mensen die er dit jaar toe deden', en zei dat hij 'een vuur had aangestoken onder de inspanningen van het land op het gebied van kwantumtechnologie'.

Pan geeft af en toe laboratoriumtours aan president Xi Jinping, die volgens Chinese media grote belangstelling heeft voor zijn werk. Pan houdt ook toezicht op plannen voor een nieuw nationaal laboratorium voor kwantumonderzoek in de provincie Anhui, waarvan hij zei dat hij ongeveer $ 400 miljoen aan overheidsfinanciering had getrokken.

Tijdens het evenement in Shanghai illustreerde Pan zijn diapresentatie met grappen van wetenschappelijke nerds over Einstein en 'Star Trek'. In een knipoog naar de kat van Schrödinger - een gedachte-experiment uit de jaren dertig dat hielp bij het definiëren van een kwantumconcept dat superpositie wordt genoemd - gebruikte Pan afbeeldingen van een tekenfilmkat die rechtop stond en plat op zijn rug lag.

"Zoals we allemaal weten, kan een kat in ons dagelijks leven alleen in een levende of dode staat zijn", zei Pan, maar "een kat in de kwantumwereld kan zich in een samenhangende superpositie van levende en dode staten bevinden."

Hij wees erop dat kwantumdeeltjes, ook wel bekend als kwantumbits, fundamenteel verschillen van de bits in de huidige technologie. Bestaande computers en communicatienetwerken slaan, verwerken en verzenden informatie op door deze op te splitsen in lange bitsstromen, die typisch elektrische of optische pulsen zijn die een nul of een vertegenwoordigen.

Kwantumbits of qubits, vaak atomen, elektronen of fotonen, kunnen tegelijkertijd als nullen en enen bestaan, of in elke positie daartussen, een flexibiliteit waarmee ze informatie op nieuwe manieren kunnen verwerken. Sommige natuurkundigen vergelijken ze met een draaiende munt die zich tegelijkertijd in een staat van kop en staart bevindt.

In zijn lezing legde Pan uit hoe China qubits gebruikt om zijn communicatie te beschermen tegen hacking - een van de gebieden waarop China een voorsprong lijkt te hebben op het Westen.

Lees hier het hele verhaal ...