Nederlands-Japanse miljoenenbeurzen voor onconventionele computertechnologieën

Om de snelheid en efficiëntie van computers verder te vergroten, zijn fundamenteel nieuwe technologieën nodig. De huidige computertechnologie nadert namelijk haar fysische grenzen. De Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en de Japan Science and Technology Agency (JST) hebben daarom gezamenlijk vijf projecten toegekend die zich richten op de ontwikkeling van onconventionele computertechnologieën. Hiermee versterken beide landen hun samenwerking in de hightechsector. Een van deze projecten staat onder leiding van de Utrechtse hoogleraar Allard Mosk. De Utrechtse hoogleraar Rembert Duine is nauw betrokken bij een van de andere projecten.

Rekenen met licht: veel sneller en energiezuiniger dan elektronische chips

De computerchips van vandaag verwerken informatie met miljarden elektronische schakelaars. Maar die technologie loopt steeds vaker tegen haar grenzen aan: chips verbruiken veel energie en produceren veel warmte. Het samenwerkingsverband OPERA van Allard Mosk gaat onderzoeken hoe complexe berekeningen kunnen worden uitgevoerd met licht in plaats van met traditionele elektronische chips.

In dit project werkt Mosk samen met onderzoekers uit Nederland en Japan aan een nieuwe generatie fotonische technologie, waarbij licht zelf complexe berekeningen uitvoert terwijl het zich voortplant. Zo kunnen processen als beeldherkenning en driedimensionale reconstructies vrijwel direct plaatsvinden, en wordt informatieverwerking sneller en energiezuiniger. De onderzoekers ontwikkelen de technologie met het oog op medische beeldvorming, waar grote hoeveelheden data snel moeten worden verwerkt.

Quantumcomputers met magnetische qubits

Vrijwel alle huidige quantumcomputers zijn gebaseerd op supergeleidende qubits. Daarbij wordt de quantumtoestand opgeslagen in twee verschillende energieniveaus van een supergeleidende schakeling. Een alternatieve benadering is het gebruik van magnetische qubits. Hierbij wordt de quantumtoestand gecodeerd in twee oriëntaties van het magnetisch moment (spin) van een elektron of atoom. Hoewel onderzoek naar magnetische qubits zich nog in een vroeg stadium bevindt, is het principe veelbelovend. Ze zijn aanzienlijk kleiner dan supergeleidende qubits, wat potentieel gunstig is voor schaalbaarheid en integratie in grotere systemen.

In dit project ontwikkelen de initiatiefnemers een quantuminformatietechnologie op basis van dit magnetische principe. Het project heeft een budget van iets meer dan twee miljoen euro, loopt vijf jaar en wordt geleid door de TU Delft en Tohoku University in Japan. Duine speelt een belangrijke rol binnen het project. Hij heeft aan de basis gestaan van de ontwikkeling van dit nieuwe vakgebied en met zijn theoretische expertise onderzoekt hij nieuwe materialen en mechanismen voor magnetische qubits, in nauwe samenwerking met de experimentele partners.