Column over het CWI en software schrijven voor niet bestaande computers, oorspronkelijk gepubliceerd in het FD van zaterdag 25 maart 2023.
Leuke vraag voor een pubquiz: sinds wanneer bestaat de computer? Het meest gegeven antwoord is dan: sinds WO2. Maar kenners zullen verwijzen naar Charles Babbage. Tot aan zijn dood in 1871 werkte deze Brit aan het concept van een programmeerbare rekenmachine. Een apparaat dat we nu de voorloper van de moderne computer mogen noemen. Het drama van Babbage is dat hij de ideeën wel had, maar niet beschikte over de juiste onderdelen om die computer nog in zijn tijd te bouwen.
Babbage had het allemaal uitgedacht: de computer zou werken met ponskaarten, kende een scheiding van werkgeheugen en opslaggeheugen en kon zelfs opdrachten sturen naar een printer. En de software? Ook daar werd al aan gewerkt. Vraag twee voor de pubquiz: wie was de eerste programmeur? Antwoord: Ada Lovelace. Ze was pas 18 jaar oud toen Ada in contact kwam met het werk van Charles Babbage. En waar Babbage zich vooral stortte op de mechanische aspecten van de computer (hardware), beet Ada zich vast in de wiskundige kant (software). Vriend en vijand zijn het erover eens dat Ada Lovelace het allereerste computerprogramma ter wereld heeft geschreven.
Het is nauwelijks voor te stellen hoe ze dat voor elkaar heeft gekregen. Immers: hoe kun je nou software schrijven voor een computer die nog niet bestaat? Ada opereerde wat dat betreft in een schemerzone, een overgangsfase tussen twee tijdperken. Iets vergelijkbaars is nu ook aan de hand in de wereld van de quantum computer.
Had u al scherp waarin een quantum computer verschilt van een gewone computer? Een quantum computer wordt gebouwd op basis van de kennis die natuurkundigen hebben opgedaan bij het bestuderen van atomen, elektronen en andere kleine deeltjes. De wetenschap is inmiddels zo ver dat die kleine deeltjes kunnen worden ingezet als bits. Kenmerkend (en soms bijzonder verwarrend) is dat zo’n quantum bit niet direct 1 of 0 hoeft te zijn. Als je een aantal quantum bits achter elkaar weet te krijgen, kan dat een enorme tijdwinst betekenen bij complexe berekeningen ten opzichte van een gewone computer.
Als je het zo bekijkt, bevinden wij ons nu in een heel opwindende periode! Er zijn op de verschillende universiteiten in Nederland al Charles Babbage-achtige doorbraken geweest. In elk van die labs worden atomen, elektronen en zelfs fotonen ingezet als bouwsteen voor de nieuwe generatie computers. In Amsterdam ben ik op bezoek bij het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI). Daar ontmoet ik Stacey Jeffery. Zij is in mijn ogen de Ada Lovelace van onze tijd. Haar taak is om de algoritmen te ontwerpen die op de quantum computers gebruikt kunnen worden. Zij schrijft dus software voor computers die voor het grootste deel nog in theorie bestaan.
Zelf doet ze daar heel nuchter over. Ze verwijst naar die andere bekende CWI’er: Edsger Dijkstra. Deze Nederlander wordt over de hele wereld geprijsd vanwege het door hem bedachte algoritme om het kortste pad tussen twee punten op een kaart te berekenen. Dat deed hij eind jaren vijftig van de vorige eeuw, ver voordat mensen überhaupt wisten dat er ooit routeplanners en navigatiesystemen zouden komen. Zijn werk werd in 2002 bekroond met de toekenning van een prestigieuze Turing Award.
Stacey Jeffery is ook al in de prijzen gevallen. Vorig jaar ontving zij een premie van 1,5 miljoen euro van de European Research Council. Een erkenning en stimulering van haar werk aan algoritmen en software voor quantum computers. In ons gesprek probeer ik dat werk te duiden door middel van een metafoor. Ik vergelijk de gewone algoritmen met het werk van een choreograaf. Die bedenkt immers een serie danspasjes en noteert ze in een begrijpelijk format: links, rechts, cha cha cha. Recht, links en draai!
Maar zo’n choreografie werkt alleen voor mensen met een linker en rechterbeen. Als je danspasjes wilt schrijven voor quantum dansers, kan het linkerbeen ook rechts zijn, of in het midden of op welke plek dan ook. Het aantal mogelijkheden neemt exponentieel toe en daarmee ook de complexiteit. Tevreden met mijn eigen vergelijking kijk ik naar Jeffery. Die onderdrukt een kleine glimlach. Ze citeert Richard Feynman, de grondlegger van het idee achter quantum computers. “Jim, als je denkt dat je quantummechanica begrijpt, dan heb je er nog niets van begrepen.”