‘NSA ontwikkelt kwantumcomputer’

De Amerikaanse geheime dienst NSA zou bezig zijn met de ontwikkeling van een eigen kwantumcomputer. Hiermee zou het alle encrypties van banken, wetenschappers en regeringen kunnen kraken. Dat schrijft de Amerikaanse krant The Washington Post op basis van documenten die zijn gelekt door klokkenluider Edward Snowden.

De kwantumcomputer maakt deel uit van een onderzoeksprogramma met een budget van ongeveer 58,8 miljoen euro (bijna tachtig miljoen dollar). De NSA zou het onderzoek geheim willen houden en daarom wordt de kwantumcomputer ontwikkeld in speciaal geprepareerde ruimtes waaruit geen elektromagnetische energie kan ontsnappen. Als de bouw lukt, dan kan de NSA alle coderingen van de best beveiligde websites hacken.

TU Delft

The Washington Post laat doorschemeren dat de NSA vordert met de bouw van de kwantumcomputer, maar de NSA zou de rest niet al te ver voor zijn. Het zou nog minimaal vijf jaar duren voordat de NSA een werkende kwantumcomputer heeft. Maar dat de bouw ervan mogelijk is, dat liet de Belgische hoogleraar Quantummechanica Lieven Vandersypen van de TU Delft al in 2009 weten. In de kwantumwereld kunnen twee elektronen met elkaar verstrengeld zijn, waardoor een meting van het ene elektron ogenblikkelijk de toestand van het andere elektron vastlegt, en omgekeerd. Deze eigenschap ligt aan de basis van het ontwerp van een kwantumcomputer.

In een kwantumcomputer stelt een ‘qubit’ zowel de 0 als de 1 tegelijk voor. Door deze eigenschap kunnen we veel sneller rekenen met kwantumdeeltjes dan mogelijk is met gewone bits. Hoeveel winst die exponentieel versnelde rekenkracht oplevert, maakte Vandersypen al in 2006 aan Computable duidelijk aan de hand van een voorbeeld: ‘Je hoeft maar zo’n twintig qubits toe te voegen aan een kwantumcomputer om een berekening te kunnen uitvoeren die een miljoen keer ingewikkelder is. Met een kwantumcomputer kun je in principe berekeningen uitvoeren die op een klassieke computer langer duren dan de bestaansduur van het universum.’

Kwantumontwikkelingen bij TU Delft

De TU Delft is zelf ook bezig met onderzoek naar de kwantumcomputer. Eind 2010 lukte het hoogleraar Natuurkunde Leo Kouwenhoven om bouwstenen (qubits) te manipuleren met elektrische velden in plaats van met magnetische velden. Bovendien wisten ze deze qubits in te bouwen in nanodraadjes van halfgeleidermateriaal.

In 2011 lukte het Vandersypen om twee spins, de elementaire bouwstenen van een kwantumcomputer, betrouwbaar uit te lezen. Het was al langer mogelijk om de spin van één elektron in een qubit uit te lezen. De TU Delft slaagde hier als eerste in. De universiteit was verder de eerste die een enkele spin wist te manipuleren. De wetenschappers creëerden twee kwantumdots, met in beide een opgesloten elektron. De uitlezing gebeurt door elk elektron al dan niet uit de dot te laten wegspringen, afhankelijk van zijn spin-toestand. Met een ladingsmeter meten de onderzoekers of het elektron wegspringt, en dan weten ze ook meteen wat de spin-toestand was.