Volg Duurzaamnieuws op Google News | Discover | of als voorkeursbron op Google
Een kwantumclaim uit maart 2025 blijkt toch met bescheiden hardware te toetsen. Natuurkundigen van het CCQ en Boston University kwamen op een laptop tot dezelfde uitkomsten als eerdere quantumsimulaties.
Een laptop op een bureau klinkt niet als het gereedschap om een natuurkundig probleem op te lossen waar normaal een quantumcomputer voor nodig zou zijn. Maar bij een onderzoek naar zogeheten spin glasses, materialen waarin atomaire magneten chaotisch verdeeld zijn en die zich tegelijk volgens de regels van de quantumwereld gedragen, lukte dat wel. Met tensor networks, een soort gecomprimeerde beschrijving van een golffunctie, werd die ogenschijnlijk onoplosbare puzzel opgelost zonder extreem zware apparatuur. De werkwijze kreeg al eind mei brede aandacht en werd op 20 juli opnieuw uitgelicht door ScienceDaily: hoe stevig zijn claims over het unieke rekenvoordeel van quantumcomputers eigenlijk?
Honderden qubits in één berekening
De uitdaging zat in een systeem met honderden verstrengelde qubits. Een qubit is een eenheid van informatie, zoals een bit in een gewone computer. Maar in zo’n qubit kan een stukje informatie samenhangen met vele andere tegelijk, waardoor de hoeveelheid informatie razendsnel uit de hand loopt. Daar lopen klassieke computers vaak op vast.
Joseph Tindall, associate research scientist bij het Center for Computational Quantum Physics, en zijn collega’s namen de oude claim daarom als proef op de som. Co-auteur Miles Stoudenmire, research scientist bij hetzelfde centrum, noemde die claim een testrit voor hun eigen rekenmethode.
De truc zit in slim comprimeren
De laptop hoefde niet elk detail van het quantumsysteem letterlijk op te slaan. De onderzoekers gebruikten tensor networks, een wiskundige manier om enorme hoeveelheden quantuminformatie op te knippen in kleinere tabellen die aan elkaar gekoppeld blijven.
“Het is een soort zip-bestand voor de golffunctie, waarin je al die informatie comprimeert.”
Joseph Tindall, CCQ
Tindall draaide veel van de eerste berekeningen met de software ITensor, een programma voor tensor networks dat bij het CCQ is ontwikkeld. Die aanpak werkt benaderend en levert geen mathematisch perfecte kopie van elk quantumeffect, maar wel een uitkomst die nauwkeurig genoeg bleek voor deze test.
Daar kwam belief propagation bij, een algoritme uit de jaren 1980. Dat volgt hoe informatie door een netwerk loopt en hielp de onderzoekers om de verstrengeling tussen qubits te blijven berekenen zonder dat de laptop verzoop in data.
Waarom die oude claim zo zwaar woog
Een spin glass is geen gewoon magneetje. De piepkleine magneten in het materiaal wijzen chaotisch verschillende kanten op, terwijl ze zich tegelijk in meerdere quantumtoestanden kunnen bevinden. Daardoor is het bijzonder lastig te voorspellen hoe het hele systeem zich gedraagt.
De groep die in maart 2025 in Science publiceerde, stelde dat een klassieke computer hun resultaat niet kon namaken. Die bewering gold als een voorbeeld van een taak waarvoor een quantumcomputer een uniek voordeel zou hebben.
De nieuwe berekening zet dat voorbeeld flink onder druk. Het team van Tindall liet zien dat je met de juiste wiskundige beschrijving alsnog dicht bij hetzelfde antwoord kunt komen op alledaagse hardware.
Goedkoper rekenen geeft meer mensen toegang
Stoudenmire vat het praktische verschil helder samen: “Het is veel goedkoper, en we kunnen het veel directer toepassen op allerlei moeilijkere problemen.” Een claim over de voorsprong van quantumcomputers moet dus steeds opnieuw getest worden.
Benaderend rekenen kan daarbij een groot verschil maken. Wie niet ieder minuscuul detail exact hoeft uit te rekenen, kan complexe systemen soms simuleren op apparatuur die al op het bureau staat.
Goed om te weten
ITensor is speciaal gebouwd voor tensor networks, de techniek waarmee grote quantumberekeningen worden samengeperst zonder alle onderlinge verbanden meteen kwijt te raken.
Voor onderzoekers, ook in Nederland en de rest van Europa, kan dat de drempel verlagen om dit soort fundamentele vragen te onderzoeken. Dure toegang tot gespecialiseerde quantumhardware is dan minder vaak de eerste hobbel.
Over het onderzoek
Het werk is gedaan door het Center for Computational Quantum Physics van het Flatiron Institute, onderdeel van de Simons Foundation, samen met Boston University. Tindall is eerste auteur van het onderzoek; Stoudenmire werkte mee als co-auteur.
De studie verscheen in Science. De volgende stap is om dezelfde combinatie van tensor networks en belief propagation toe te passen op andere lastige rekenproblemen.
