黑料福利网

鈥淚k wil atomen kunnen beheersen鈥�, vertelt de experimenteel fysicus vastberaden. Rianne Lous is universitair docent in de Coherence and Quantum Technology-groep van de faculteit Applied Physics and Science Education. 鈥淎tomen zijn geweldig. Het zijn de bouwstenen van de wereld en we kunnen er gewoon mee spelen hier in het lab.鈥�

Spelen en ontdekken. Dat is wat Lous het liefst doet. 鈥淚k wil begrijpen waarom dingen zijn zoals ze zijn.鈥� Haar onderzoek is onderdeel van de eerste fundamentele stappen voor een nieuwe richting binnen haar vakgebied. 鈥淎lles draait om leren hoe complexere atomen met elkaar praten en onze wereld opbouwen.鈥�

Als je atomen beheerst, kun je de wereld nabootsen en bestuderen. Met die atomen kun je dan quantumcomputers en -sensoren bouwen, maar dan moet je ze wel begrijpen. Eerst dirigeren, dan de rest.

Aan de knoppen draaien

Om deeltjesdirigent te worden, moet je om te beginnen naar je atomen kunnen 鈥榣uisteren鈥�. Je moet ze waarnemen. Daarvoor bouwt Lous een afgesloten systeem, een vat vol deeltjes, waarmee ze metingen kan doen: een quantumsimulator.

Ze noemt haar project SIntAQS: Sensing Interactions in Atomic Quantum Systems. SIntAQS hoort geen muzieknoten, maar meet interacties tussen atomen. Denk bijvoorbeeld aan afstoten en aantrekken, energie opnemen en afstaan en verstrengeld zijn met elkaar.

Figuurlijke draaiknop

鈥淓erst moet SIntAQS de atoominteracties waarnemen op een specifiek moment en onder gecontroleerde omstandigheden鈥�, legt de fysicus uit. 鈥淶odra dat is gelukt, weten we de mogelijkheden van ons systeem. Er verschijnt een figuurlijke draaiknop.鈥�

Hoe meer je leert over je systeem, hoe meer je aan de knoppen kunt draaien en de atomen kunt laten doen wat jij wil.

Experimenteel fysicus Rianne Lous

Die knop is Lous鈥� dirigeerstok. Ze kan haar atomen ermee bespelen. 鈥淪tel je twee magneten voor. De afstand tussen de magneten bepaalt hoe hard ze aan elkaar trekken. Met de draaiknop veranderen we de afstand. Het trekken wordt dan sterker of zwakker. De knop geeft ons dus invloed op de atoominteracties.鈥�

Het is geweldig om op die manier controle te hebben over de deeltjes, vertelt Lous. 鈥淗oe meer je leert over je systeem, hoe meer je aan de knoppen kunt draaien en de atomen kunt laten doen wat jij wil.鈥�

Leeg lab

In de zomer van 2022 startte Lous met SIntAQS. E茅n probleem: ze had geen lab. 鈥淗et Qubit-gebouw waar we nu zitten, was nog niet af鈥�, vertelt de onderzoeker. Pas een half jaar nadat haar eerste PhD-kandidaat was gestart, konden ze hun lab gaan bouwen. 鈥淒e ruimte was helemaal leeg. Van bureaustoelen en monitoren tot alle kabeltjes en simulatoronderdelen; we mochten alles zelf bepalen.鈥�

Vervelend? Integendeel. Lous: 鈥淗et is juist heel gaaf om je eigen idee vanaf nul te verwezenlijken. Dat ik daarbij mag samenwerken met studenten en promovendi maakt het nog leuker.鈥� Tot nu toe bouwden er acht studenten en twee PhD-kandidaten mee aan SIntAQS. 鈥淒aar ben ik hartstikke trots op. We doen het echt samen.鈥�

SIntAQS is Lous鈥� spreekwoordelijke baby. De wetenschapper lacht bij dat besef. 鈥淥p dit moment zit de simulator in een hardnekkige peuterfase. Ontwikkelingen volgen elkaar snel op, maar gaan wel gepaard met driftbuien.鈥�

Voor een quantumsimulator zet je niet zomaar even een opstelling op papier. Lous: 鈥淛e bent continu problemen aan het oplossen, ofwel aan het debuggen. Er ging bijvoorbeeld een laser stuk en we hadden gedoe met de luchtvochtigheid. Soms moeten we maanden op nieuwe onderdelen wachten, want die worden speciaal gemaakt.鈥�

Op dit moment zit de simulator in een hardnekkige peuterfase.

Experimenteel fysicus Rianne Lous

 

Lous geeft haar experimentele houding graag door aan de studenten aan wie ze lesgeeft. 鈥淨uantummechanica wordt vaak als iets abstracts of zelfs magisch gezien鈥�, zegt ze.

鈥淒e waarheid is dat we er juist van alles mee kunnen. Met onze kennis van atomen en quantummechanica bouwen bedrijven nu quantumcomputers en -sensoren, bijvoorbeeld , waarmee met enorme precisie zwaartekracht wordt gemeten. Dat is er zo gaaf aan.鈥�

Daarom gebruikt de fysicus haar colleges om studenten een gereedschapskist aan te reiken. 鈥淒ie zit vol met toepasbare quantumtools. Ik zeg tegen ze: kies maar een tool en ga ermee aan de slag. Probeer dingen uit en kijk waar het je brengt.鈥�

Quantummechanica wordt vaak als iets abstracts of zelfs magisch gezien, maar we kunnen er juist van alles mee.

Experimenteel fysicus Rianne Lous

De truc van een experimenteel leven leiden, is om ook te leren luisteren naar resultaten die je vertellen wat n铆et resoneert, aldus Lous. 鈥淒aar wil ik zelf graag beter in worden.鈥� De wetenschapper heeft meer idee毛n dan ze ooit kan omzetten in experimenten. 鈥淚k wil focussen op een uitvoerbaar aantal en daar dan helemaal voor gaan.鈥�

Rekenen met eiwitten

Naast SIntAQS ligt Lous鈥� focus momenteel bij het grootschalige Rydberg Atom Quantum Computing project. Onder leiding van hoogleraar Servaas Kokkelmans werkt een grote groep onderzoekers samen om een quantumcomputer te bouwen. Die wordt dan gekoppeld aan Quantum Inspire van TNO, Nederlands鈥� publieke quantumcomputerplatform in de cloud.

We willen in feite een zo goed mogelijke rekenmachine maken.

Experimenteel fysicus Rianne Lous

鈥淲e willen in feite een zo goed mogelijke rekenmachine maken鈥�, vertelt Lous. De capaciteit van een quantumcomputer gaat ver voorbij die van een klassieke computer. Dat betekent dat je er complexere onderzoeksvragen mee kunt beantwoorden.

De onderzoekers hebben met name eiwitberekeningen in het vizier. Eiwitten zijn complexe moleculen met veel atomen. En al die deeltjes rollen en vouwen op verschillende manieren in elkaar.

鈥淎ls we de interacties in eiwitten weten te doorgronden, kunnen we eraan gaan rekenen en ze modelleren鈥�, legt Lous uit. 鈥淒ie kennis opent hopelijk deuren naar nieuwe geneesmiddelen en andere medische toepassingen.鈥�

Doorbraak in toegankelijkheid

Van het eerste kabeltje tot de laatste debug. Alle stappen worden tijdens het project nauwkeurig doorlopen. Uiteindelijk moet de quantumcomputer voor iedereen beschikbaar worden. Lous: 鈥淒an kan iedereen erop programmeren. Dat zou een technologische doorbraak zijn.鈥�

Toegankelijkheid is cruciaal voor quantumtechnologie. Lous: 鈥淗oe eerder je mensen bij dit soort ontwikkelingen betrekt, hoe eerder ze kunnen begrijpen wat er gebeurt.鈥�

De keuzes die we als maatschappij maken, moeten niet worden gebaseerd op onwetendheid, vindt de fysicus. 鈥淲e moeten juist keuzes maken op basis van zo open mogelijk gedeelde kennis.鈥�

Want als wetenschap toegankelijk en divers is, kan iedereen er de vruchten van plukken. Daar zullen ook rotte appels tussen zitten, weet Lous. 鈥淢aar dat is geen reden om de boel af te sluiten. Het laat juist zien dat we moeten zorgen dat iedereen met nieuwe technologie kan omgaan en meebeslissen.鈥�

Hebben alle mensen dan straks een quantumcomputer thuis? Lous: 鈥淣ee, daarvoor zijn dit type computers te ingewikkeld en de toepassingen nog te specifiek. Maar via de cloud kan iedereen de technologie wel eigen maken en straks benutten.鈥� Geen complete orkesten in huiskamers dus, maar wel voor iedereen een dirigeerstok.