Als schakel tussen wetenschap, bedrijfsleven en overheid weet Freeke Heijman goed wat er speelt in de wereld van de quantumtechnologie. Reizend tussen Delft, Den Haag en Brussel ervaart zij vrijwel dagelijks wat de kansen en uitdagingen zijn met betrekking tot deze relatief nieuwe tak van sport.
Beeld: Marieke de Lorijn
Excelleren. Uitblinken. Dat is wat Nederland doet op het gebied van quantumtechnologie. Ons land behoort op dat vakgebied absoluut tot de wereldtop. Wat betreft Freeke Heijman is dat historisch zo gegroeid. Heijman is vanuit het ministerie van Economische Zaken en Klimaat gedetacheerd bij QuTech in Delft, waar zij als director strategic development zich met name bezighoudt met het uitbouwen van het lokale ecosysteem. “In Leiden zitten van oudsher sterke groepen die zich richten op cryogene fysica, de koude fysica die noodzakelijk is voor quantum, in Delft zitten groepen van de vastestoffysica op het gebied van half- en supergeleiders en in Amsterdam zitten experts op het gebied van algoritmes en cryptografie. Dat is één ding. Verder heeft Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie FOM (op 1 januari 2017 opgegaan in NWO, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek, FdJ) een grote rol gespeeld. Zij hebben al in een vroeg stadium besloten om een groter programma op te zetten rond quantumtechnologie, waardoor er mensen aangetrokken konden worden en er clusters konden ontstaan van vernieuwende wetenschappelijke groepen. Een van die wetenschappers was Leo Kouwenhoven, iemand die ‘weet’ wanneer er sprake is van een ‘next big thing’ en daar dan ook helemaal voor gaat. Daarnaast is ook Ronald Hanson, inmiddels Spinozaprijswinnaar en wetenschappelijk directeur van QuTech, in die tijd aangetrokken. Verder zagen we in Nederland ook relatief vroeg in dat je verder komt als je breder denkt dan alleen wetenschap. Op die manier is QuTech ook ontstaan. Dat is opgericht om een brug te slaan tussen wetenschap, engineering en bedrijven. Binnen QuTech komen verschillende disciplines samen: fysici, computer scientists, materiaalkundigen, computer engineers, elektrotechnici, et cetera. Zo lopen we, en dat is zeker geen garantie voor de toekomst, net een stapje voor op de rest. Dat is bijzonder. Bijzonder is ook dat de overheid in de quantumsector is gestapt.”
Sleuteltechnologie
Dat de overheid is ingestapt in de quantumsector, noemt Heijman een juiste keus. “De potentiële impact van deze technologie is erg groot. Niet vreemd dan ook dat het kabinet quantumtechnologie heeft bestempeld als een van de sleuteltechnologieën.” Volgens de Kamerbrief van april van dit jaar zullen die technologieën (naast quantumtechnologie gaat het onder meer om fotonica, ICT, kunstmatige intelligentie, nano- en biotechnologie, FdJ) ‘de manier waarop we leven, leren, innoveren, werken en produceren ingrijpend veranderen en kansen bieden om problemen in de samenleving op te lossen.’ Heijman kan zich goed vinden in die omschrijving. “De quantummechanica heeft bijzondere eigenschappen. Als je in staat bent die bijzondere eigenschappen te controleren, dan kunnen daar over een brede range van sectoren en toepassingsgebieden hele vernieuwende technologieën uit voortkomen. Wij denken, en dat is ook zo, dat we al zoveel kunnen met de huidige computers, maar er zijn nog zoveel dingen die we niet kunnen. Het meest aansprekend zijn, wat mij betreft, materialen. Bijvoorbeeld supergeleidende materialen. Nu is dat vaak nog een kwestie van trial-and-error, waarbij mensen bij toeval erachter komen dat iets een supergeleidend materiaal is. Stel dat je materiaaleigenschappen kunt voorspellen? Op dit moment, met de huidige computers kan dat niet. Daarvoor zijn dat soort moleculen en structuren te complex. Maar met de komst van quantumtechnologie wordt dat mogelijk een ander verhaal. Als je dat soort eigenschappen wél kunt doorrekenen en veel systematischer materiaaleigenschappen kan ontwerpen, heeft dat grote gevolgen voor bijvoorbeeld de energie- of zorgsector. Neem het ontwikkelen van medicijnen. Deze manier kan er mogelijk toe leiden dat eiwitten die als medicijn kunnen dienen sneller worden gevonden.”
Als gesproken wordt over het thema quantumtechnologie, dan wordt er binnen de verschillende departementen met een andere invalshoek tegen aangekeken. Ziet ook Freeke Heijman. “Het ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap ziet quantum vooral als een wetenschappelijk gebied, waar nog veel doorbraken te behalen zijn. Zowel in Nederland, maar zeker ook in Europa. Want laten we niet vergeten dat de hele quantummechanica eigenlijk een Europese oorsprong heeft. Albert Einstein en de Deen Niels Bohr hebben aan de basis gestaan van die ontwikkeling en hebben er mede voor gezorgd dat de Europese quantumwetenschap nog steeds vooroploopt. Bij mijn eigen departement (EZK) ligt de focus vooral op het creëren van een nieuwe markt en een hoogwaardig kennisecosysteem voor duurzame groei. Je ziet dat op dit moment het vooral industrie en overheden (met name in de Verenigde Staten en in China) zijn die op de quantumtrein springen en Europa moet oppassen niet in de klassieke ‘kennisparadox’ terecht te komen: kennis uit Europa die elders in de wereld tot toegevoegde waarde leidt. Vanuit Defensie zijn de thema’s cybersecurity en cryptografie belangrijk, maar ook bijvoorbeeld radarsystemen die op quantumtechnologie zijn gebaseerd. En binnen de ministeries van Volksgezondheid, Welzijn en Sport (VWS) en Infrastructuur en Waterstaat (IenW) zijn het meer toepassingen in logistieke ketens, watermanagement en personolized medicine die spelen.”
Internationale bedrijven
Freeke Heijman stipte het al aan: op dit moment zijn het met name overheden en industrie die instappen in de quantumsector. Dan heb je het onder meer over bedrijven als Google, Microsoft, Intel, IBM en ook tal van Chinese bedrijven. Heijman ziet de komst van die bedrijven niet als een bedreiging, maar juist eerder als een versneller. “Het feit dat een bedrijf als Microsoft enorme bedragen investeert in Nederland, versnelt het onderzoek en de technologie en dus ook weer onze positie. Dergelijke bedrijven zijn een mooie aanvulling op het puur academisch onderzoek. Wij zijn een open economie, altijd geweest, en wij vinden het goed als internationale bedrijven hier voet aan de grond zetten. Natuurlijk is het jammer dat er niet meer Nederlandse of Europese bedrijven zijn die instappen, zoals een Philips of ASML, maar wat dat betreft kunnen we niet toveren. Je kunt ze niet dwingen. Toch heb ik wel goede hoop. Ik proef dat er wel enige interesse is. Zo heeft KPN recent een overeenkomst met Delft gesloten om de glasvezels voor het quantuminternet te leveren. Verder proberen we vanuit de Nederlandse quantumsector om de voorwaarden om in te stappen zo laagdrempelig mogelijk te laten zijn. Zo werken we aan een Fieldlab, een instrument waarbij eindgebruikers op een relatief eenvoudige manier kunnen ‘spelen’ met quantumtechnologie. Ook binnen de Europese Unie (EU) is het een belangrijk aandachtspunt. Binnen Europa vertegenwoordig ik Nederland in diverse werkgroepen van de Europese Commissie en de EU-lidstaten met betrekking tot de ontwikkeling en implementatie van quantumtechnologie. Eén van de dingen waar aan wordt gewerkt is een quantum communicatie-infrastructuur (QCI). Delen van de QCI zullen via de ruimte gaan en ook daar zullen vermoedelijk industrie-opdrachten uit voortvloeien, die deels ook in Nederland terecht zullen komen.”
Om meer Nederlandse (en Europese) bedrijven te interesseren voor het thema quantum, zou het wenselijk zijn als er meer geëxperimenteerd wordt met use cases. Wat dat betreft ziet Freeke Heijman uit naar het project waarbij Delft, Den Haag, Leiden, Amsterdam en (vermoedelijk ook) Rotterdam in een Quantum Internet met elkaar verbonden zijn. “Als dat lukt, laat je iets zien wat nog nooit is gedaan. Zo zijn er ook netwerken in Italië en Oostenrijk. Hoe mooi zou het zijn als je op deze manier stapje voor stapje een Europees netwerk op kunt bouwen? Dat je de nationale netwerken gaat verbinden via zo’n Europese infrastructuur? We zijn ook aan het kijken of we een use case kunnen vinden in het publieke domein. Bijvoorbeeld overheidsdiensten, energiecentrales of ruimte-infrastructuren die op een quantumveilige manier met elkaar kunnen communiceren. Op die manier ontwikkel je een technologie en van daaruit ga je weer verder. Eigenlijk zoals het met het huidige internet ook is gegaan.”
‘Hersenkrakers’
Tot slot. De lastigheid met quantumtechnologie is dat het een relatief jonge tak van sport is. Dat brengt ook allerlei vraagstukken met zich mee. Of, zoals Heijman, het noemt “hersenkrakers”. Eén zo’n hersenkraker is bijvoorbeeld intellectueel eigendom. Hoe gaan publieke instellingen om met de bescherming van dat eigendom en hoe gaan bedrijven daar mee om? En hoe gaan landen daar mee om, want in een land als China is dat anders dan hoe wij omgaan met intellectueel eigendom. Een ander punt zijn exportrestricties. Neem het Finse quantumbedrijf Bluefors, dat sinds eind 2018 ook een vestiging heeft op de Delftse Campus, en de hele wereld als markt heeft. Wat als landen, zoals de VS, alleen nog gaan voor eigen producten? Wat doet de Europese Unie dan? Gaan wij daarin mee? Dat zijn ingewikkelde industriepolitieke vraagstukken. Beleid op talent, wat mij betreft nog zo’n hersenkraker. China heeft programma’s lopen waarbij slimme wetenschappers voor een x-aantal jaar in het buitenland mogen werken. Die gaan bijvoorbeeld naar de Verenigde Staten, of komen in Nederland terecht. Die wetenschappers zijn echt de top. Voor een professor zijn dat extra handen en hersenen die het onderzoek verder kunnen helpen. Maar wat vinden wij er van, wetende dat die extra handen en hersenen over een x-aantal jaar weer de deur uitlopen? Dat zijn puzzels waar we middenin zitten en waar we nog geen goed antwoord op hebben, maar die ik wel zie als een erg mooie uitdaging.”
Deze bijdrage is eerder geplaatst op de website van Kjubits
