Quantum engineering betreedt een gouden tijdperk van ontdekkingen. Alleen al het afgelopen jaar hebben onderzoekers wereldwijd de grenzen van het ultrakleine verlegd en prestaties geleverd die ooit nog decennia ver weg leken. Van quantumcomputers die klassieke supercomputers overtreffen, tot quantumnetwerken die gegevens verzenden via verstrengeling, tot quantumsensoren die de kleinste signalen detecteren, en quantummaterialen die exotische nieuwe toestanden van materie onthullen – recente doorbraken beslaan alle hoeken van dit baanbrekende vakgebied. Hieronder verkennen we de belangrijkste deelgebieden van quantum engineering, belichten we belangrijke doorbraken van het afgelopen jaar, en leggen we in begrijpelijke termen uit wat deze ontwikkelingen voor onze toekomst betekenen.
Quantumcomputing: Dichter bij bruikbare quantummachines
De Majorana 1 topologische quantumprocessor, gepresenteerd begin 2025, is een 8-qubit-chip die een nieuw “topologisch supergeleider”-materiaal gebruikt voor stabielere qubits. Deze baanbrekende aanpak, geleid door Microsoft en natuurkundigen van UC Santa Barbara, belooft intrinsiek foutbestendige qubits universityofcalifornia.edu.
Quantumcomputing benut de bizarre eigenschappen van quantumbits (qubits) – die tegelijkertijd 0 en 1 kunnen zijn – om berekeningen uit te voeren die ver buiten het bereik van gewone computers liggen. In 2024 en 2025 maakte quantumcomputing enkele grote sprongen richting praktische toepasbaarheid:
- Klassieke supercomputers verslaan: Google’s nieuwste quantumchip “Willow” voerde een rekentaak uit in minder dan vijf minuten die een top-supercomputer naar schatting 10 septiljoen (10^25) jaar zou kosten blog.google. Deze indrukwekkende demonstratie van “quantumvoordeel” laat zien hoe bepaalde problemen (zoals het simuleren van complexe moleculen of het oplossen van optimalisatiepuzzels) volledig buiten bereik liggen van klassieke machines, maar oplosbaar zijn met quantumprocessors.
- Doorbraak in foutcorrectie: Misschien nog belangrijker, Google’s 70-qubit Willow-chip liet zien dat het toevoegen van meer qubits exponentieel fouten kan verminderen – waarmee feitelijk een 30 jaar oude zoektocht in quantumfoutcorrectie werd opgelost blog.google. “Dit kraakt een belangrijke uitdaging in quantumfoutcorrectie waar het veld al bijna 30 jaar naar streeft,” schreef Google Quantum AI-directeur Hartmut Neven blog.google. Door te werken onder de foutcorrectiedrempel, leverde Willow het duidelijkste bewijs tot nu toe dat schaalbare, fouttolerante quantumcomputing haalbaar is blog.google. Experts prezen het als “het meest overtuigende prototype van een schaalbare logische qubit tot nu toe gebouwd… een sterk teken dat nuttige, zeer grote quantumcomputers gebouwd kunnen worden” blog.google.
- Topologische qubits zijn gearriveerd: In een andere verbluffende doorbraak creëerde een Microsoft/UCSB-team de allereerste topologische qubits – exotische qubits opgeslagen in een nieuwe fase van materie genaamd een topologische supergeleider universityofcalifornia.edu. Deze qubits (gerealiseerd in een 8-qubit prototypechip genaamd Majorana 1) benutten Majorana-nulmodi – vreemde quasideeltjes die hun eigen antideeltje zijn – om informatie te coderen met ingebouwde bescherming tegen ruis universityofcalifornia.edu. “We hebben een nieuwe toestand van materie gecreëerd, genaamd een topologische supergeleider,” legde Dr. Chetan Nayak uit, directeur van Microsoft Station Q, eraan toevoegend dat hun resultaten laten zien dat “we het kunnen doen, het snel kunnen doen en het nauwkeurig kunnen doen” universityofcalifornia.edu. Topologische qubits zijn van nature stabieler, wat mogelijk quantumcomputers mogelijk maakt die veel minder foutcorrigerende qubits vereisen. Microsoft kondigde zelfs een routekaart aan om deze technologie op te schalen naar een miljoen qubits op één enkele chip in de komende jaren azure.microsoft.com – een gedurfd doel dat, als het wordt gerealiseerd, transformerend zou zijn.
- Opschalen en Industriële Dynamiek: Vooruitstrevende bedrijven blijven wedijveren om hogere aantallen qubits en betere prestaties. IBM beheert nu enkele van ’s werelds grootste supergeleidende quantumprocessoren (recentelijk meer dan 400+ qubits op één chip, met een chip van 1.121 qubits in aantocht) en onderzoekt modulaire “quantum-centrische supercomputers” die binnen het volgende decennium 100.000 qubits kunnen bereiken pme.uchicago.edu. Belangrijk is dat industrie en academische wereld samenwerken om quantum computing nuttig te maken: zo zijn onderzoekers begonnen met het integreren van quantumalgoritmen met AI en high-performance computing om chemie- en materiaalkundige problemen aan te pakken thequantuminsider.com. Bedrijven in de farmacie, energie, financiën en lucht- en ruimtevaart experimenteren nu al met quantumcomputers voor praktische toepassingen time.com. Zoals twee CEO’s uit de sector schreven in Time magazine, “het quantumtijdperk is al begonnen”, waarbij quantumhardware en -software zich de afgelopen 18 maanden met “razendsnelle snelheid” hebben ontwikkeld time.com.
Wat komt hierna? Met deze doorbraken verliest quantum computing gestaag zijn reputatie als een verre droom en ontwikkelt het zich tot een instrument voor het oplossen van echte problemen. Foutgecorrigeerde qubits en stabiele topologische qubits zouden binnen enkele jaren kunnen verschijnen, waardoor machines mogelijk worden die klassieke supercomputers betrouwbaar overtreffen bij nuttige taken. De implicaties zijn enorm: we zouden nieuwe medicijnen en materialen kunnen ontwerpen door chemie op quantumniveau te simuleren, complexe logistiek en AI-modellen optimaliseren, en zelfs problemen oplossen die nu nog onoplosbaar zijn. Hoewel er nog uitdagingen zijn (opschalen naar duizenden of miljoenen qubits, verbeteren van de qubit-kwaliteit en kosten verlagen), suggereert de recente vooruitgang dat nuttige quantumcomputers veel sneller kunnen komen dan velen hadden verwacht. Zoals één rapport opmerkte, komt de quantumrevolutie niet door één enkel “lichtmoment”, maar door “doorbraakprestaties, opgeloste problemen en blijvende waardecreatie” – vaak achter de schermen, maar nu al aan de gang time.com.
Quantumcommunicatie: De Quantum Internet Bouwen
Quantumcommunicatie gebruikt quantumtoestanden (zoals verstrengelde fotonen) om ultra-veilige, onmiddellijke informatieoverdracht mogelijk te maken. In tegenstelling tot gewone signalen kan quantum-informatie worden verzonden op manieren die afluisteraars niet kunnen onderscheppen zonder gedetecteerd te worden, waarmee de basis wordt gelegd voor een onkraakbaar quantum-internet. In het afgelopen jaar zijn er opmerkelijke vorderingen geweest die deze visie dichter bij de realiteit brengen:
- Teleportatie via bestaande glasvezel: In een wereldprimeur hebben ingenieurs van Northwestern University quantuminformatie geteleporteerd over 30 km glasvezelkabel die gelijktijdig normaal internetverkeer vervoerde news.northwestern.edu. Ze realiseerden quantumteleportatie (het overbrengen van de toestand van een qubit van de ene locatie naar de andere via verstrengeling) over standaard glasvezel door zorgvuldig interferentie van de klassieke datastromen te vermijden. “Dit is ongelooflijk spannend omdat niemand dacht dat het mogelijk was,” zei prof. Prem Kumar, die het onderzoek leidde news.northwestern.edu. “Ons werk toont een pad naar de volgende generatie quantum- en klassieke netwerken die een gezamenlijke infrastructuur delen… het opent in feite de deur om quantumcommunicatie naar het volgende niveau te tillen.” news.northwestern.edu Door het juiste golflengte-“venster” te vinden en ruis te filteren, bewees het team dat quantumsignalen kunnen co-existeren met dagelijks internetverkeer in dezelfde glasvezel news.northwestern.edu. Dit betekent dat we mogelijk geen speciale quantumkabels nodig hebben; het toekomstige quantuminternet zou kunnen meeliften op de huidige glasvezelnetwerken, waardoor de uitrolbarrières drastisch worden verlaagd news.northwestern.edu.
- Verstrengeling op lange afstand, ononderbroken: In april 2025 demonstreerden onderzoekers van Deutsche Telekom’s T-Labs en Qunnect voortdurende distributie van verstrengelde fotonen over 30 km commercieel glasvezel met 99% nauwkeurigheid, onafgebroken gedurende 17 dagen telekom.com. Deze stabiliteit en beschikbaarheid zijn ongeëvenaard. Het toont aan dat verstrengelde verbindingen – de ruggengraat van quantumnetwerken – betrouwbaar kunnen worden onderhouden onder reële omstandigheden. Consistent hoge verstrengelingsnauwkeurigheid over lange afstanden is een cruciale stap richting grootschalige quantum-repeaters en netwerken. Het feit dat dit werd bereikt op standaard aangelegde glasvezel in het stedelijke Berlijn onderstreept dat quantumnetwerktechnologie het lab verlaat voor praktische toepassingen telekom.com.
- Quantum netwerken opschalen: Over de hele wereld breiden testomgevingen voor quantumcommunicatie zich snel uit. Nationale projecten verbinden steden met quantum-versleutelde glasvezellijnen en satellieten. Zo heeft China een operationele 2.000 km lange quantumverbinding tussen Beijing en Shanghai met behulp van quantum key distribution (QKD) satellieten en glasvezels, en Europese samenwerkingen verbinden meerdere landen in een ontluikende “quantum backbone.” In de VS hebben nationale laboratoria en universiteiten stedelijke quantum netwerk testomgevingen gevormd (zoals het 124-mijl netwerk van de Chicago Quantum Exchange) om te experimenteren met entanglement swapping en quantum-repeaters. Al deze inspanningen dragen bij aan het uiteindelijke doel: een wereldomspannend quantuminternet dat volledig veilige communicatie en gedistribueerd quantumcomputing mogelijk maakt. Recente doorbraken in quantumgeheugen en repeaterknooppunten (apparaten die verstrengeling opslaan en verlengen) verbeteren de afstand en betrouwbaarheid van quantumverbindingen news.northwestern.edu, terwijl kleine quantumsatellieten hebben aangetoond dat ze verstrengelde fotonen tussen continenten kunnen verzenden.
Wat komt hierna? In de nabije toekomst kun je verwachten dat quantum-beveiligde communicatie gevoelige data gaat beschermen. Banken, overheden en zorginstellingen testen al QKD voor hack-proof versleuteling van kritieke verbindingen. Naarmate quantumnetwerken groeien, zullen we de opkomst zien van quantum clouds – veilige netwerken waarbij quantumcomputers op afstand toegankelijk zijn, met verstrengeling die privacy waarborgt. Uiteindelijk zou een volledig quantuminternet quantumapparaten wereldwijd kunnen verbinden, waardoor prestaties mogelijk worden zoals blind quantum computing (berekeningen uitvoeren op een externe quantumserver met gegarandeerde privacy) en het synchroniseren van atoomklokken wereldwijd met ongekende precisie. De bottom line: quantumcommunicatie belooft een internet dat immuun is voor afluisteren, waarmee onze toekomstige digitale infrastructuur wordt beschermd, zelfs tegen quantumcomputers die de huidige versleuteling kunnen kraken.
Quantum sensing: ongekende precisie en nieuwe grenzen
Quantum sensing past kwantumverschijnselen toe om fysieke grootheden te meten met extreme gevoeligheid en nauwkeurigheid, ver voorbij conventionele sensoren. Door gebruik te maken van effecten zoals superpositie en verstrengeling, kunnen kwantumsensoren uiterst kleine veranderingen in velden, krachten en tijd detecteren. Recente ontwikkelingen leveren sensormogelijkheden op die bijna als sciencefiction klinken:
- Atomen en velden in beeld brengen op atomaire schaal: In het midden van 2024 onthulde een internationaal team onder leiding van Forschungszentrum Jülich in Duitsland de eerste kwantumsensor ter wereld voor de “atomaire wereld” – een sensor die elektrische en magnetische velden kan detecteren met een ruimtelijke resolutie van een tiende van een angström (10^−10 m), ongeveer zo groot als een enkel atoom fz-juelich.de. Ze bereikten dit door een enkel molecuul aan de punt van een scanningmicroscoop te bevestigen en de kwantumspin van het molecuul te gebruiken om velden op extreem korte afstand waar te nemen fz-juelich.de. “Deze kwantumsensor is een gamechanger, omdat hij beelden van materialen oplevert die zo rijk zijn als een MRI en tegelijkertijd een nieuwe standaard zet voor ruimtelijke resolutie,” zei Dr. Taner Esat, de hoofdauteur fz-juelich.de. Met andere woorden, ze kunnen elektromagnetische landschappen binnen materialen atoom voor atoom visualiseren – een mogelijkheid die onze kennis van materialen, katalyse en nano-elektronica zal revolutioneren. Dit instrument kan defecten in kwantumchips onderzoeken, atomen in een halfgeleider in kaart brengen of zelfs biomoleculen inspecteren, allemaal met ongeëvenaarde details.
- Parallelle kwantumsensoren & Betere metingen: Eind 2024 meldden wetenschappers van Oak Ridge National Lab (ORNL) een nieuw kwantum-versterkt sensorplatform dat gebruikmaakt van geperst licht om de gevoeligheid van meerdere sensoren tegelijk te verbeteren ornl.gov. Door speciaal gecorreleerde fotonen (tweelingbundels licht met kwantum-gekoppelde ruis-eigenschappen) in een array van vier sensoren te sturen, behaalden ze gelijktijdige gevoeligheidsverbeteringen van ~23% op alle sensoren vergeleken met klassieke limieten ornl.gov. Dit is een van de eerste demonstraties van parallelle kwantumsensoren, waarbij meerdere locaties tegelijkertijd met kwantumvoordeel worden onderzocht. “Normaal gesproken gebruik je [kwantum]correlaties om een meting te verbeteren… Wat wij deden was zowel temporele als ruimtelijke correlaties combineren om verschillende sensoren tegelijk te onderzoeken en voor allemaal een gelijktijdige kwantumverbetering te krijgen,” legde Alberto Marino van ORNL uit ornl.gov. Deze aanpak kan cruciaal zijn voor toepassingen zoals donkere materie-detectie, waarbij grote sensorarrays allemaal voorbij de klassieke gevoeligheid moeten worden geduwd ornl.gov. Het kan ook snellere kwantumbeeldvorming en medische diagnostiek mogelijk maken door meerdere datapunten in één keer vast te leggen.
- Kwantumsensoren in het dagelijks leven: Kwantumsensortechnologieën worden ook volwassen voor gebruik in de echte wereld. Zo kunnen kwantummagnetometers op basis van diamant-stikstof-leegte (NV) centra nu de zwakke magnetische signalen van neurale activiteit in de hersenen of de aanwezigheid van zeldzame mineralen onder de grond detecteren, taken die voorheen onmogelijk waren zonder enorme machines. Ultrakoude atoominterferometersensoren worden in het veld getest voor navigatiesystemen die niet afhankelijk zijn van GPS, waarbij ze kleine veranderingen in traagheid en zwaartekracht meten om beweging met extreme precisie te volgen. En de vooruitgang in atoomklokken blijft records breken: de beste optische roosterklokken van vandaag zijn zo nauwkeurig dat ze Einsteins gravitationele tijdsdilatatie over een hoogteverschil van slechts een millimeter kunnen meten, en waarnemen hoe de tijd iets langzamer tikt dichter bij de zwaartekrachtsput van de aarde physicsworld.com. Deze verbijsterende nauwkeurigheid verandert klokken in feite in zwaartekrachtsensoren en kan leiden tot nieuwe geodesietechnieken (het in kaart brengen van dichtheidsvariaties van de aarde via tijdsdilatatie).
Wat komt hierna? Quantum sensoren staan op het punt om veel industrieën te veranderen. In de gezondheidszorg kunnen SQUID-magnetometers en op diamant gebaseerde sensoren ultra-hoge-resolutie MRI-scans of hersen-machine-interfaces mogelijk maken door uiterst kleine biomagnetische velden te detecteren. In navigatie en geologie kunnen quantum gravimeters en versnellingsmeters GPS-onafhankelijke navigatie bieden voor vliegtuigen en ondergrondse verkenning door zwaartekrachtanomalieën of veranderingen in traagheid te meten. Defensie zal quantum sensoren gebruiken om stealth-objecten of ondergrondse faciliteiten te detecteren (door subtiele verschuivingen in zwaartekracht of magnetische velden waar te nemen). Zelfs de zoektocht naar donkere materie en zwaartekrachtsgolven profiteert – de uitzonderlijke gevoeligheid van quantumapparaten opent nieuwe vensters naar fundamentele natuurkunde. Naarmate deze sensoren compacter en robuuster worden, kunnen we een nieuw tijdperk van instrumenten verwachten die de wereld (en het universum) meten met een ongeëvenaarde precisie, waardoor we feedback en mogelijkheden krijgen die voorheen simpelweg onbereikbaar waren.
Quantum Materialen: De bouwstenen van het Quantum Tijdperk ontdekken
Aan de basis van al deze vooruitgangen liggen quantum materialen – stoffen met opmerkelijke kwantummechanische eigenschappen die nieuwe technologieën mogelijk maken. Quantum materialen omvatten supergeleiders (die elektriciteit geleiden zonder weerstand), topologische isolatoren (die geleiden langs hun randen maar niet in hun binnenste), quantum magneten en andere exotische fasen van materie. In het afgelopen jaar hebben wetenschappers spannende ontdekkingen gedaan in de quantum materiaalkunde, waardoor we dichter bij doorbraken komen zoals praktische supergeleiders en fouttolerante qubits:
- Topologische Supergeleiders – Een Nieuwe Toestand van Materie: Een van de belangrijkste prestaties was de creatie van een topologische supergeleider in de eerder besproken Microsoft/UCSB quantumprocessor. Door een hybride materiaal te maken van een halfgeleider (indiumarsenide) en een supergeleider (aluminium) en dit tot bijna het absolute nulpunt af te koelen onder specifieke magnetische velden, induceerden onderzoekers een nieuwe materiefase die Majorana zero modes aan de uiteinden bevat azure.microsoft.com. Deze Majorana-modi vormen de hoeksteen van topologische qubits, omdat ze quantum-informatie niet-lokaal opslaan (de informatie is “verspreid” in het materiaal en daardoor beschermd). “Bijna een eeuw lang bestonden deze quasideeltjes alleen in leerboeken. Nu kunnen we ze op aanvraag creëren en controleren,” aldus het Microsoft-team azure.microsoft.com. De succesvolle realisatie van een topologische supergeleidende fase is niet alleen een doorbraak in computertechnologie, maar ook een tour-de-force in materiaalkunde – het bevestigt een lang geopperde materietoestand in het laboratorium. Topologische supergeleiders zijn spannend omdat ze elektronische apparaten met nul energieverlies en van nature robuuste quantum bits mogelijk kunnen maken. Het resultaat van dit jaar is een bewijs van concept dat zulke materialen gemaakt en gemanipuleerd kunnen worden, en effent het pad voor de volgende generatie quantum elektronica.
- Nieuwe kwantumfasen en “onconventionele” supergeleiders: Onderzoekers ontdekken ook natuurlijk voorkomende kwantummaterialen met ongebruikelijke eigenschappen. In één voorbeeld vond een team van Cornell University bewijs voor een “pair density wave”-toestand in een verbinding genaamd uraniumditelluride (UTe₂) – in wezen een kristallijn patroon van elektronenparen in een supergeleider physics.cornell.edu. Deze nieuwe toestand is een vorm van topologische kwantummaterie waarbij Cooperparen (de elektronenparen die verantwoordelijk zijn voor supergeleiding) zich rangschikken in een staande-golfpatroon in plaats van het gebruikelijke uniforme condensaat physics.cornell.edu. “Wat we hebben gedetecteerd is een nieuwe kwantummaterietoestand – een topologische pair density wave bestaande uit spin-triplet Cooperparen,” zei Dr. Qiangqiang Gu, en merkte op dat het de eerste keer is dat zo’n toestand is waargenomen physics.cornell.edu. Spin-triplet (oneven-pariteit) supergeleiders zoals UTe₂ zijn heilige gralen omdat ze van nature Majorana-modi voor kwantumcomputing zouden kunnen ondersteunen physics.cornell.edu. Deze doorbraak suggereert dat de natuur mogelijk kwantumfasen herbergt die we nog nooit hebben gezien, met eigenschappen die klaar zijn om benut te worden in toekomstige technologie. Ondertussen boeken materiaalkundigen vooruitgang in het synthetiseren van nieuwe 2D-materialen (zoals een recent ontdekt heavy-fermion 2D-materiaal CeSiI dat vreemd elektronen-gedrag vertoont azonano.compurdue.edu) en combineren ze materialen op slimme manieren – bijvoorbeeld door grafeenlagen op een “magische hoek” te stapelen om supergeleiding op te wekken, of magneten en supergeleiders te combineren om nieuwe effecten te genereren. Elk nieuw kwantummateriaal dat wordt ontdekt of gecreëerd, vergroot het palet aan gereedschappen waarover ingenieurs beschikken om kwantumapparaten te bouwen.
- Materialen voor Qubits en Apparaten: Veel van de quantumtechniek draait om het vinden van materialen die qubits met lage foutpercentages kunnen bevatten. In het afgelopen jaar is er op meerdere fronten vooruitgang geboekt. Onderzoekers toonden aan dat defecten in wide-bandgap halfgeleiders (zoals vacaturplaatsen in diamant of dopanten in siliciumcarbide) kunnen dienen als stabiele qubits die zelfs bij kamertemperatuur werken, wat geweldig kan zijn voor quantumsensoren en eenvoudige quantumprocessors. Een andere inspanning liet zien dat qubits gemaakt kunnen worden van het zeldzame aardmetaal erbium ingebed in verschillende kristalhosts, waarmee wordt benadrukt hoe de materiaalkeuze de quantum-eigenschappen beïnvloedt pme.uchicago.edu. Door nieuwe hostmaterialen te onderzoeken voor bekende qubitsystemen (erbiumspins, silicium quantum dots, enz.), optimaliseren wetenschappers de coherentie-tijden en connectiviteit. Een belangrijke mijlpaal kwam van het op materialen gerichte onderzoek van Argonne National Lab: zij bouwden een nieuw type qubit en bereikten een coherentie-tijd van 0,1 milliseconde – bijna 1000 keer langer dan het vorige record voor dat type pme.uchicago.edu. Dit werd bereikt door materiaalinnovaties die ruis en isolatie voor de qubit verminderden. Langere coherentie betekent dat er meer bewerkingen op een qubit kunnen worden uitgevoerd voordat informatie verloren gaat, dus deze verbeteringen vertalen zich direct naar krachtigere en betrouwbaardere quantumcomputers. Simpel gezegd, betere materialen = betere qubits.
Wat komt hierna? De zoektocht naar revolutionaire materialen zal de quantum engineering blijven aandrijven. Een belangrijk doelwit is een supergeleider bij kamertemperatuur – een materiaal dat supergeleidend is zonder extreme koeling. Zo’n ontdekking zou baanbrekend zijn (waardoor verliesvrije elektriciteitsnetten, goedkope MRI-apparaten, magneetzweeftreinen en quantumapparaten die bij kamertemperatuur werken mogelijk worden). In 2023 kreeg de wereld een glimp van de opwinding die zo’n doorbraak kan veroorzaken toen een materiaal met de naam “LK-99” beweerde supergeleidend te zijn bij kamertemperatuur – het veroorzaakte virale opwinding maar werd snel ontkracht door rigoureuze tests lens.monash.edu, wat ons eraan herinnert dat buitengewone claims buitengewoon bewijs vereisen. Hoewel een echte supergeleider bij kamertemperatuur nog steeds ongrijpbaar is, worden er wel stapsgewijze vorderingen gemaakt: de kritische temperaturen van bekende supergeleiders kruipen steeds verder omhoog, en nieuwe verbindingen (soms onder hoge druk) vertonen supergeleiding dichter bij kamertemperatuur. Naast supergeleiders zijn wetenschappers actief op zoek naar materialen die robuustere qubits kunnen huisvesten (bijvoorbeeld materialen met een lage kernspin voor langere coherentie, of topologische materialen voor foutbestendige qubits), evenals materialen die op aanvraag enkele fotonen of verstrengelde fotonen kunnen uitzenden voor communicatie. Onderzoek naar quantum-materialen is een spil van het hele vakgebied – elke nieuwe ontdekking kan leiden tot betere quantumapparaten en toepassingen. In de komende jaren kun je verrassende nieuwe fasen van materie verwachten en meer “designer”-materialen (zoals Microsofts “topoconductor” azure.microsoft.com of andere ontworpen structuren) die mogelijkheden ontsluiten die we ons nog niet eens kunnen voorstellen.
Conclusie: Een quantum-geëngineerde toekomst
Van ultrakrachtige computers tot onkraakbare communicatie, ultraprecieze sensoren en nieuwe toestanden van materie – de doorbraken in quantum engineering zijn niet alleen intellectueel opwindend, ze luiden ook transformatieve veranderingen voor de samenleving in, in de nabije toekomst. Cruciaal is dat deze deelgebieden niet in isolatie vooruitgaan: vooruitgang in het ene gebied stimuleert vaak vooruitgang in andere. Bijvoorbeeld: betere quantum-materialen maken stabielere qubits mogelijk; verbeterde quantumcomputers helpen bij het ontwerpen van nieuwe materialen; quantumnetwerken zullen quantumcomputers met elkaar verbinden en hun kracht versterken; en quantumsensoren zullen helpen bij het karakteriseren van materialen en apparaten op atomaire schaal. We zijn getuige van de vroege stadia van een positieve innovatiecyclus.
Voor het grote publiek zullen de implicaties van deze esoterische vooruitgang op verschillende manieren tastbaar worden:
- Gezondheidszorg en chemie: Quantumcomputers zouden medicijnen en eiwitten met atomaire nauwkeurigheid kunnen modelleren, wat leidt tot geneesmiddelen en materialen die op computers zijn ontworpen in plaats van door trial-and-error. Quantumsensoren kunnen vroege detectie van ziekten mogelijk maken via kleine biomarker-signalen of geavanceerde hersenbeeldvorming.
- Cybersecurity en privacy: Kwantumcommunicatie zal waarschijnlijk onze financiële transacties en vertrouwelijke gegevens beveiligen via kwantumversleuteling die hackers (zelfs met kwantumcomputers) niet kunnen kraken. We kunnen gevoelige zakelijke of diplomatieke communicatie voeren met absolute vertrouwelijkheid, gegarandeerd door de wetten van de natuurkunde.
- Computing en AI: Naarmate kwantumprocessoren optimalisatie- en machine learning-problemen gaan aanpakken, zullen we verbeteringen zien in alles van supply chain-logistiek tot klimaatmodellering en AI-mogelijkheden. Sommige taken waar de AI van vandaag moeite mee heeft, kunnen worden opgelost door hybride kwantum-klassieke algoritmes die draaien op toekomstige kwantumversnelde cloudplatforms.
- Sensing en navigatie: Onze telefoons en voertuigen kunnen op een dag kwantumgyroscopen en -versnellingsmeters bevatten, waardoor ultra-precieze navigatie mogelijk wordt, zelfs wanneer GPS niet beschikbaar is. Kwantumzwaartekrachtsensoren kunnen ondergronds naar mineralen zoeken of vulkanen en breuklijnen monitoren door dichtheidsveranderingen te detecteren. We zouden zelfs wearables kunnen hebben die met kwantumsensoren onze gezondheid niet-invasief monitoren.
- Energie en industrie: Kwantummaterialen zoals hogetemperatuursupergeleiders kunnen het elektriciteitsnet en transport revolutioneren met verliesvrije stroomkabels, efficiënte magnetische levitatie en betere batterijen (kwantumcomputing wordt nu al gebruikt om te zoeken naar verbeterde batterijchemie time.com). Industriële processen kunnen profiteren van kwantumgeoptimaliseerde ontwerpen en katalysatoren.
Kortom, kwantumengineering staat op het punt een fundament van 21e-eeuwse technologie te worden, net zoals klassieke elektronica dat was in de 20e eeuw. Naarmate deze doorbraken zich in rap tempo blijven opvolgen, komen we dichter bij een toekomst waarin kwantumapparaten belangrijke problemen oplossen, onze data beschermen en diepere waarheden over het universum onthullen. Het is een spannende tijd aan het front van de wetenschap – een kwantumtoekomst is niet langer speculatie, het wordt op dit moment gerealiseerd, door één doorbraak tegelijk.
Bronnen:
- Google Quantum AI – Hartmut Neven, “Maak kennis met Willow, onze geavanceerde kwantumchip,” Google Blog (dec. 2024) blog.google.
- University of California, Santa Barbara – Sonia Fernandez, “‘We hebben een nieuwe toestand van materie gecreëerd’: Nieuwe topologische kwantumprocessor betekent doorbraak in computing,” (20 feb. 2025) universityofcalifornia.edu.
- Northwestern University – Amanda Morris, “Eerste demonstratie van quantumteleportatie via drukke internetkabels,” (20 dec. 2024) news.northwestern.edu.
- Deutsche Telekom T-Labs – Verena Fulde, “Doorbraak voor het quantuminternet – van het laboratorium naar de echte wereld,” (15 apr. 2025) telekom.com.
- Forschungszentrum Jülich – Persbericht, “Quantumsensor voor de atomaire wereld,” (1 aug. 2024) fz-juelich.de.
- Oak Ridge National Lab – Mark Alewine, “Onderzoekers onthullen quantumvoordeel dat toekomstige detectieapparaten kan verbeteren,” ORNL Nieuws (16 okt. 2024) ornl.gov.
- Cornell University – “Doorbraak identificeert nieuwe staat van topologische quantummaterie,” Cornell Chronicle (10 juli 2023) physics.cornell.edu.
- University of Chicago PME – “World Quantum Day 2024: Laatste ontwikkelingen in quantumwetenschap en -technologie,” (12 apr. 2024) pme.uchicago.edu.
- Time Magazine – Vimal Kapur & Rajeeb Hazra, “Het quantumtijdperk is al begonnen,” (sept. 2024) time.com.
- Nature/ACS Publications – Bewijs dat de bewering over LK-99 supergeleiding bij kamertemperatuur ontkracht (2023) lens.monash.edu.
