Een race van Amerikaanse technologiebedrijven om een ​​nieuwe generatie krachtige 'kwantumcomputers' te bouwen, zou een boost van $ 1,3 miljard kunnen krijgen van het Congres, gedeeltelijk gevoed door de angst van wetgevers voor toenemende concurrentie uit China.

Wetgeving die eerder in september door het Amerikaanse Huis van Afgevaardigden is aangenomen, zou een 10-jarig federaal programma creëren om onderzoek en ontwikkeling van de esoterische technologie te versnellen. Terwijl het wetsvoorstel naar de Senaat gaat, waar het ook tweeledige steun heeft, het Witte Huis toonde zijn enthousiasme voor de inspanning door maandag een kwantumtop te houden.

Wetenschappers hopen dat de steun van de overheid zal helpen een bredere groep ingenieurs en ondernemers naar hun ontluikende vakgebied te trekken. Het doel is om minder te lijken op de afgezonderde natuurkundigen van het Manhattan Project die de eerste atoombommen ontwikkelden, en meer op de golf van knutselaars en programmeurs die bloeiende industrieën rond de personal computer bouwden. internet en smartphone-apps.

WAT IS EEN QUANTUMCOMPUTER?

Het beschrijven van de innerlijke werking van een kwantumcomputer is niet eenvoudig, zelfs voor topwetenschappers. Dat komt omdat de machines informatie verwerken op de schaal van elementaire deeltjes zoals elektronen en fotonen, waar verschillende natuurkundige wetten van toepassing zijn.

"Het zal nooit intuïtief zijn, " zei Seth Lloyd, een professor werktuigbouwkunde aan het Massachusetts Institute of Technology. "Op dit microscopisch niveau, dingen zijn raar. Een elektron kan hier en daar tegelijkertijd zijn, op twee plaatsen tegelijk."

Conventionele computers verwerken informatie als een stroom van bits, die elk een nul of een kunnen zijn in de binaire computertaal. Maar kwantumbits, bekend als qubits, kan nul en één tegelijk registreren.

WAT KAN HET DOEN?

In theorie, de speciale eigenschappen van qubits zouden een kwantumcomputer in staat stellen berekeningen uit te voeren met veel hogere snelheden dan de huidige supercomputers. Dat maakt ze tot goede hulpmiddelen om te begrijpen wat er gebeurt op het gebied van scheikunde, materiaalkunde of deeltjesfysica.

Die snelheid kan helpen bij het ontdekken van nieuwe medicijnen, het optimaliseren van financiële portefeuilles en het vinden van betere transportroutes of toeleveringsketens. Het zou ook een ander snelgroeiend veld kunnen bevorderen, kunstmatige intelligentie, door het vermogen van een computer om patronen te vinden in grote hoeveelheden afbeeldingen en andere gegevens te versnellen.

Wat inlichtingendiensten het meest zorgen baart over het potentieel van de technologie - en een reden voor de toegenomen belangstelling van de VS - is dat een kwantumcomputer over enkele decennia krachtig genoeg kan zijn om de codes van de beste cryptografie van vandaag te breken.

De vroege kwantumcomputers van vandaag, echter, schiet op dat vlak te kort.

WAAR VIND JE ER EEN?

Hoewel kwantumcomputers nog niet echt in een bruikbare vorm bestaan, je kunt enkele luidruchtige prototypes vinden in een raamloos laboratorium, ongeveer 65 kilometer ten noorden van New York City.

Qubits gemaakt van supergeleidende materialen zitten in koelkasten die kouder zijn dan in de ruimte in het Thomas J. Watson Research Center van IBM. Haal de cilindrische behuizing van een van de machines en de binnenkant ziet eruit als een kroonluchter van hangende gouden kabels - allemaal ontworpen om 20 fragiele qubits in een geïsoleerde kwantumtoestand te houden.

"Je moet het heel koud houden om ervoor te zorgen dat de kwantumbits alleen met elkaar verstrengelen zoals je het programmeert, en niet met de rest van het universum, " zei Scott Crowder, IBM's vice-president van quantum computing.

IBM concurreert met Google en startups als Berkeley, Rigetti Computing uit Californië om steeds meer qubits op hun chips te krijgen. Microsoft, Intel en een groeiend aantal venture-backed startups doen ook grote investeringen. Hetzelfde geldt voor Chinese bedrijven Baidu, Alibaba en Tencent, die nauwe banden hebben met de Chinese regering.

Maar qubits zijn temperamentvol, en vroege commerciële claims maskeren de voortdurende strijd om ze te beheersen, ofwel door ze te bombarderen met microgolfsignalen - zoals IBM en Google doen - of met lasers.

"Het werkt alleen zolang je het isoleert en er niet naar kijkt, " zei Chris Monroe, een natuurkundige van de Universiteit van Maryland. "Het is een grote technische uitdaging."

WAAROM HEEFT QUANTUM COMPUTING FEDERALE ONDERSTEUNING NODIG?

Monroe is een van de kwantumleiders uit de academische wereld en de industrie die maandag in Washington bijeenkwamen met functionarissen van het wetenschapsbureau van het Witte Huis. Sommige federale agentschappen, met inbegrip van de departementen van defensie en energie, hebben al langdurige inspanningen op het gebied van kwantumonderzoek, maar voorstanders dringen aan op meer coördinatie tussen die instanties en meer samenwerking met de particuliere sector.

"De technologie die aan dit gebied ten grondslag ligt, komt van een aantal behoorlijk rare dingen die wij professoren aan de universiteit gewend zijn, " zei Monroe, die ook de oprichter is van kwantumstartup IonQ, die individuele atomen in een vacuümkamer laat drijven en lasers richt om ze te besturen. Maar hij zei dat bedrijfsinvesteringen riskant kunnen zijn vanwege de technische uitdagingen en het lange wachten op een commerciële uitbetaling.

"De benodigde infrastructuur, de hardware, het personeel, is veel te duur voor iemand om er alleen in te gaan, " zei Prineha Narang, een assistent-professor in de computationele materiaalwetenschap van de universiteit van Harvard.

Door meer te investeren in basisontdekking en training - zoals de door het Huis aangenomen National Quantum Initiative Act zou doen - zei Narang dat de VS de rangen van wetenschappers en ingenieurs zou kunnen uitbreiden die kwantumcomputers bouwen en vervolgens commerciële toepassingen voor hen vinden.

WAT ZIJN DE INTERNATIONALE IMPLICATIES?

De potentiële economische voordelen hebben tweeledige steun gekregen voor het initiatief, die in de eerste vijf jaar naar schatting ongeveer $ 1,3 miljard zal kosten. Ook het aandringen van actie op Capitol Hill is de overtuiging dat als de VS geen uniforme strategie aanneemt, het kan op een dag worden ingehaald door andere landen.

"China heeft publiekelijk een nationaal doel gesteld om de VS het komende decennium te overtreffen, " zei Texas Republikeinse Rep. Lamar Smith, voorzitter van de Huiswetenschap, ruimte en technologie commissie, terwijl hij zijn collega's op de vloer van het Huis aanspoorde om het wetsvoorstel te steunen om 'Amerika's dominantie in de wetenschappelijke wereld te behouden'.

Smith zei dat hij verwacht dat de Senaat voor het einde van het jaar een begeleidend wetsvoorstel zal aannemen.

© 2018 The Associated Press. Alle rechten voorbehouden.