Kwantumtechnologie: aantal investeringen en onderzoeken neemt toe – eerste commerciële toepassingen verwacht over 3-5 jaar

Uit nieuw onderzoek vandaag gepubliceerd door het Capgemini Research Institute (CRI) blijkt dat bijna een kwart (23%) van de organisaties werkt (of van plan is te gaan werken) aan het gebruiken van kwantumtechnologieën, met de verwachting van ten minste één grote commerciële toepassing in de komende 3-5 jaar. Bovendien verwacht 20% van de organisaties de investeringen in kwantumtechnologie in het komende jaar te verhogen. Volgens het onderzoek Quantum technologies: How to prepare your organization for a quantum advantage now, hebben China (43%) en Nederland (42%) het grootste aandeel van bedrijven die werken aan of van plan zijn te werken aan kwantumtechnologieën. Hiermee lopen ze ruim voor op Duitsland en het VK (elk 26%) en op de rest van de wereld (23% gemiddeld wereldwijd).

Julian van Velzen, CTIO & Head of Capgemini’s Quantum Lab, legt uit waarom Nederland zo’n groot aandeel heeft van bedrijven die werken aan of van plan zijn te werken aan kwantumtechnologieën: “Kwantumtechnologie is diep geworteld in de wetenschap. Landen met sterke kwantumfysica-groepen profiteren hiervan door de beschikbare kennis en spin-off startups. Nederland en China hebben wereldwijd toonaangevende kwantuminstituten.”

De overgrote meerderheid van de organisaties die al aan kwantum werken, is hiermee meer dan twee jaar geleden begonnen. Een kleiner deel (28%) van de organisaties die met kwantum bezig is, zegt dit pas in de afgelopen twee jaar te hebben gedaan. Over het algemeen beginnen kwantumtechnologieën uit de onderzoeksomgeving naar toepassingen in de echte wereld te verschuiven: van de organisaties die aan kwantum werken, heeft bijna 20% de implementatiefase bereikt (experimenten of proofs of concepts). Nog eens 23% heeft relevante use-cases geïdentificeerd en bereidt zich voor op de implementatie.

Deze bedrijven zijn van plan de technologie op een aantal manieren in te zetten; van het verbeteren van de duurzaamheid van activiteiten, het ontdekken van nieuwe materialen voor de productie van batterijen, tot het beveiligen van informatie, medische sensoren en het verminderen van schadelijke industriële gassen. Financiële dienstverleners gebruiken kwantumtechnologieën voor een nauwkeurigere prijsbepaling van risicovolle activa, het optimaliseren van portefeuilles voor een beter rendement en het opsporen van fraude. Daarnaast proberen farmabedrijven de ontwikkelingscyclus van geneesmiddelen te verkorten door gebruik te maken van kwantumcomputing.

Het CRI voerde diepgaande gesprekken met meer dan 30 experts uit de sector wereldwijd om te achterhalen hoe de voorlopers kwantumtechnologieën nu al gebruiken. Elham Kashefi, Professor Quantum Computing aan de School of Informatics van de Universiteit van Edinburgh en Director of Research bij het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en medeoprichter van VeriQloud Ltd zegt: “Het kan nog wel een decennumium duren om een fouttolerante, universele kwantumcomputer te bouwen. We kunnen nog steeds echte impactvolle toepassingen op kwantumapparaten krijgen in de nabije toekomst mits we kwantumalgoritmen optimaliseren en aanpassen voor de opkomende hardware, uitgerust met op maat gemaakte verificatieprocessen.”

Het rapport benadrukt dat kwantumtechnologieën verschillende niveaus van volwassenheid hebben bereikt in termen van verwachte toepassingen:

• Quantum computing heeft het hoogste potentieel van alle kwantumdomeinen, maar is ook het minst volwassen. Het ontwikkelingstempo is versneld, gedreven door de belangstelling van investeerders, toenemende gebruiksmogelijkheden en technologische doorbraken. Gemiddeld denkt een meerderheid van de organisaties die aan kwantum werken, dat de eerste commerciële kwantumcomputing toepassingen er over vijf jaar zullen zijn;
• Quantum communicatie kan inspelen op de nieuwe eisen van informatiebeveiliging[1], met name om informatie-uitwisseling met externe partijen te beveiligen, kritieke infrastructuur (IoT en cloud-gebaseerde technologieën) binnen de organisatie te beschermen of cloud-datacenters te beveiligen. Kwantumcryptografische oplossingen worden al geïmplementeerd. 58% van de organisaties die werken aan kwantum wacht op het ontstaan van standaarden voordat ze prioriteit geven aan kwantumveilige beveiliging;
• Quantumsensoren zijn meer niche, maar ook meer volwassen. Naarmate ze kleiner, energiezuiniger en goedkoper worden, kunnen sensoren een transformerende rol spelen in alle sectoren. Kwantumsensoren kunnen de meetprecisie versnellen, met name in de sectoren gezondheidszorg/diagnostiek, defensie, auto-industrie, civiele techniek, bouw, olie/gas, ruimtevaart en telecommunicatie[2].

Zeven op de tien organisaties die aan kwantum werken, zijn het erover eens dat zij vanwege de lange productontwikkelingscycli in hun bedrijven, nu tijd moeten investeren in het opbouwen van een basis (de juiste vaardigheden, het identificeren van problemen, use-cases, het uitvoeren van laboratoriumexperimenten of het sluiten van partnerschappen) en het integreren van kwantumtechnologieën in hun processen. Meer dan de helft (58%) van de organisaties die aan kwantum werken, verklaarde het afgelopen jaar steun te hebben verkregen vanuit de directie voor kwantuminitiatieven.

Pascal Brier, Chief Innovation Officer en lid van het Group Executive Committee bij Capgeminivertelt: “Recente doorbraken in kwantumtechnologieën willen binnen de komende 5 jaar een nieuw tijdperk inluiden voor computergebruik, sensoren en cyberbeveiliging. Ons onderzoek bevestigt dat steeds meer organisaties zich opleiden over de technologie en experimenteren met real-life toepassingen van kwantumtechnologieën. In de afgelopen twee jaar hebben we leiders in de financiële sector zien opduiken en met name veel tractie in de auto-industrie. Het vandaag klaarmaken is van cruciaal belang om te kunnen profiteren van deze nieuwe generatie technologieën wanneer commerciële toepassingen mainstream worden. Daarom is ons team van kwantum technologie-experts over de hele wereld gericht op het ontsluiten van dit potentieel voor klanten.”

Hoewel grootschalige commerciële toepassingen nog een paar jaar op zich laten wachten, adviseert het rapport organisaties om zich nu al te kunnen voorbereiden op het kwantum voordeel – de mogelijkheid om aanzienlijk hogere prestaties te leveren dan mogelijk is met de huidige stand van de technologie. Zodra de use case is vastgesteld, kunnen organisaties beginnen te experimenteren met een klein team van experts. Verder is het van cruciaal belang om de meest krachtigste use-cases te vertalen naar kleinschalige

kwantumexperimenten, langetermijnpartnerschappen aan te gaan met technologieleveranciers en een langetermijnstrategie te ontwikkelen om kwantumtalent op te schalen.

Om het volledige rapport te lezen, klik hier.

Methodologie

In november-december 2021 verzamelde Capgemini input van 857 organisaties met de vraag of zij werkten aan kwantumtechnologieën of van plan waren deze te gaan gebruiken, en enquêteerde 200 executives die werkten aan kwantumtechnologieën of van plan waren dit te gaan doen. De enquête werd ook aangevuld met meer dan 30 diepte-interviews met beoefenaars van kwantumtechnologie bij grote organisaties, startups, academici die werken aan kwantumtechnologie, investeerders, evenals communities rond kwantumtechnologie.

[1] De huidige beveiligingsstandaarden zijn gebaseerd op factorisatie van grote samengestelde priemgetallen en zijn momenteel onmogelijk te breken met de beschikbare klassieke rekencapaciteit. Maar deze standaarden worden steeds kwetsbaarder: tegen het einde van dit decennium wordt verwacht dat een voldoende grote kwantumcomputer in staat zal zijn om op factorisatie gebaseerde algoritmen te doorbreken

[2] Dit kunnen Quantum gravimeters zijn voor prospectie of metingen van land of water, kwantumsensoren voor procescontrole en veiligheid, sensoren en oscillatoren voor GPS-vrije navigatie, of magnetometers en sensoren voor biomedische beeldvorming