18 november 2017

China’s vlucht voorwaarts in de Quantum Space Race.

China neemt een vlucht voorwaarts in de Quantum Space Race. Wetenschappers wereldwijd wijzen inmiddels op China’s snelle progressie in revolutionaire (ruimtevaart)technologieën die zowel het militair apparaat als de commerciële sector van het land een grote voorsprong op de rest van de wereld zou kunnen geven.

Staf leden openingsceremonie Peking-Shanghai quantum link op 29 september 2017 Bron; Xinhua

Het betreft enkele primeurs op het gebied van de quantum communicatie en computertechnologie. Het effect van deze prestaties in de rest van de wereld heeft iets weg van de shockgolf die de Russische satelliet Spoetnik 60 jaar geleden in het westen teweeg bracht. Naast dat China de afgelopen tijd met Micius, de Chinese quantum satelliet die op 16 augustus 2016 gelanceerd werd, de primeur had een quantum link tussen Shanghai en Peking van 2000 kilometer te versturen, en daarmee ultra-versleutelde data tussen beide steden kon overbrengen, kondigde het land eveneens aan een quantum computer centrum te bouwen t.w.v. tien miljard U.S. dollar. Bijna nog meer dan de prestaties van de desbetreffende Chinese wetenschappers is het gigantische kapitaal dat erin is gestoken in het onderzoek naar o.a. elementaire deeltjes, of meer specifieker het beheersen, verwerken en verzenden hiervan enorm hoog. De geldbronnen lijken onuitputtelijk. De hordes op het gebied van quantum engineering technologie die China genomen heeft de afgelopen jaren en op dit moment al al stevig blijkt te kunnen beheersen op het gebied van quantum communicatie zou betekenen dat in ieder geval de Verenigde Staten jaren achter lijkt te zullen gaan lopen. Men vreest in o.a. Noord-Amerika toch dat ‘zij’ er eerder zijn dan ‘wij’, zo stellen o.a. Amerikaanse computer experts van bedrijven als D-WAVE (Government) Inc. en Symantic Corp cybersecurity (Ca.), vast en zullen de wereld veranderen. Hun bedrijven gebruiken reeds facetten van het ‘quantum-computing’ in de systemen. Maar volgens hen is momenteel noch het Amerikaanse leger noch de industrie in het bezit van een dergelijk communicatie systeem. Als deze technologie verder verfijnd wordt zou het de op land gebaseerde communicatie structuur overbodig maken.

Begin september 2017, bereikte China deze mijlpaal, het lanceren van een quantum communicatie fiber link tussen Peking en Shanghai, de langste link ter wereld, en stelde daarmee de prestaties van de Amerikanen en Europa in de schaduw. Later in september showde China nogmaals de kwaliteiten van Micius, op de 29ste septemberj.l., toen het hoofd van de Chinese Academie van Wetenschappen een video conferentie hield met een Oostenrijkse collega over een afstand van 7500 kilometer. s Werelds meest verfijnde quantum link zal dienen als de ruggengraat die vier quantum netwerken van vier grote Chinese steden onderling verbindt; Peking, Shanghai, Jinan (in de provincie Shandong) en Hefei (provincie Anhui), aldus China’s meest vooraanstaande quantum natuurkundige, Pan Jianwei. Tijdens de lancering van de link in Peking op 29 september j.l. maakte de president van de Chinese Academie van Wetenschappen, Bai Chunli, een video boodschap m.g.v. de quantum link en feliciteerde daarin wetenschappers en regeringsfunctionarissen in de desbetreffende provincies. Met de  naam ‘Micius’ (naar Mo Di, een Chinees filosoof uit de 5e eeuw v.C. Hij promootte het zelfstandig denken en was een geleerde in optica.) zoals ’s werelds eerste quantum communicatie satelliet genoemd is, begint een nieuw tijdperk van quantum communicatie, en wordt het eerste ruimte-aarde (zowel via landlijnen als vanuit de ruimte) geïntegreerde quantum communicatie netwerk in werking gesteld. China’s prestaties doken op in het nieuws afgelopen voorjaar toen het aankondigde dat een satelliet en een grond station hadden gecommuniceerd d.m.v. verstrengelde quantum deeltjes. Verstrengelde deeltjes, ook al zijn ze ver van elkaar verwijderd, handelen ‘in koor’. Iedere verandering in het ene deeltje zal een verandering in de ander teweeg brengen, alsof er slechts een deeltje op meerdere plekken tegelijk bestaat.

Het bouwen van een quantum computer,wat nog weer een hele set aan andere verschillende uitdagingen dan aan quantum communicatie behelst, met name wat het creëren van materialen en proces technologieën, die nog niet eens bestaan betreft, leek ooit nog decennia ver weg. Mmaar wetenschappers stellen nu dat het bouwen van een quantum computer waarschijnlijk binnen tien jaar mogelijk is. De inzet hiervoor is wereldwijd torenhoog, de vorderingen in de V.S. blijven geheim en niemand weet bijvoorbeeld precies waar de V.S. op dit gebied staat. Maar dat het een race is staat vast. Een quantum computer expert, Chris Monroe, van het Instituut voor Quantum Computing (Maryland) legt uit; quantum computers blijven vooralsnog grotendeels een theoretische aangelegenheid alhoewel er eenvoudige prototypes bestaan. Het ontwerp vereist te opereren in een extreem koude omgeving, tegen het absoluut nulpunt aan (-273.15 graden C.), kouder dan in de ruimte, zodat minieme bewegingen die al een verstoring kunnen veroorzaken zoveel mogelijk worden vermeden. Wat de computer de heilige graal voor nationale overheden en private industrie maakt is dat ze, enorme ordes van grootte sneller zijn in het verwerken van gigantische hoeveelheden data dan de binaire processors die desktops en mainframes nu bevatten. Ze kunnen ook algoritmes verwerken die alle alle typen gebruikte encrypties kunnen breken. In plaats van series van miljoenen berekeningen, gebaseerd op de binaire opties nul en een, zetten de quantum computers elementaire deeltjes naar een, in principe oneindige aantallen van ‘superposities’ van twee simultane staten, een toestand die Albert Einstein ooit etiketteerde als ‘spoken op afstand’.

Maar ook op dit gebied zit China niet stil. In september kondigde China ook aan ’s werelds grootste quantum onderzoekscentrum te gaan bouwen, ter waarde van 10 miljard dollard, in Hefei, hoofdstad van de provincie Anhui , met het doel een computer te bouwen dat iedere encryptie binnen enkele seconden kan breken. China is al in het bezit van ’s wereld snelste supercomputer de Sunway TaihuiLight, die deze titel zowel in 2016 en 2017 veroverde bij een competitie in Frankfurt in Duitsland. China zal de quantum ondezoeksfaciliteit binnen twee jaar kunnen realiseren. ‘China doet het gewoon, ongeacht het prijskaartje, en zal er een leger aan onderzoekers op los laten. Er is geen regering ter wereld die zoiets zo snel en duur in zo een tijdsbestek kan realiseren’, aldus de Amerikaanse natuurkundige Monroe. Multinationals als Google en Microsoft zien uiteraard ook mogelijkheden en bezitten quantum laboratoria en tevens de mogelijkheden om allerhande applicaties te bedenken. I.c. het ‘genome mapping’ en de vaak lastige speurtocht naar natuurlijke hulpbronnen. Quantum computers bijten zich onvermoeid door onvoorstelbare hoeveelheden data heen. Een computer die 60 quantum bits (of qubits, eenheden quantum informatie) aankan, kan 64 exabytes aan data verwerken – 2560 keer meer dan al het materiaal dat zich bevindt en bijgehouden wordt bij een instituut als het het ‘Library of Congress’ waar 1348 kilometer aan boekenplanken huist. Voor militaire applicaties biedt het een scala aan mogelijkheden, meer dan alleen het breken van de encryptie maar ook bijvoorbeeld met quantum-technologie uitgeruste artificial intelligence. ‘Het punt is dat ze niet al te ver verwijderd zijn van de drempel waarop hun suprematie m.b.t. quantum technologie onomstotelijk vast staat’, aldus Arthur Herman, die het defensie en technologie programma leidt aan het Hudson Instituut. Hij doet dan ook een stevig beroep op de beleidsmakers hier . Eigenlijk hebben we een aanpak nodig a la het Manhattan Project, daarmee refererend aan het programma dat geïnitieerd werd tijdens WWII en erop gebrand was het eerste nucleaire wapen voor de V.S. te produceren. Bronnen: GoTaikonauts, Miami Harald, China Daily

Laat wat van je horen

*