Wie nog twijfelde of Nederland, en dan met name Delft, een belangrijk centrum is voor quantum computing moet nu wel overstag zijn. De afgelopen maand trokken twee ontwikkelaars van quantumchips, QuantWare en Groove Quantum, internationale investeerders aan. Startup FrostByte lanceerde ook met een eerste geldronde.
Het zijn totaal verschillende bedragen, het gaat om andere technologie en bedrijven in een eigen fase van ontwikkeling maar wat ze delen: het zijn spin-offs van QuTech, het onderzoekscentrum waarmee de TU Delft en TNO wereldfaam veroverden.
Anne-Marije Zwerver, ceo en medeoprichter van Groove Quantum, deed zelf na haar studie natuurkunde ook onderzoek bij QuTech, waar ze na een uitstapje richting bedrijfsleven toch weer terugkeerde. ‘Quantum bleef knagen, dus ik besloot een phd te doen.’
Qubits op een gewone chip
Dat onderzoek draaide om de mogelijkheden om qubits een plek te geven op een ‘gewone’ computerchip, zoals halfgeleiderfabrikanten die uit de bekende ronde plakken silicium zagen. ‘In samenwerking met Intel heeft QuTech bijgedragen aan zo’n chip met hele goede qubits. Op een gegeven moment bedacht een onderzoeksleider: misschien is het een goed idee om dit eens te proberen met germanium als basismateriaal. Vanuit het niets is het in feite uitgegroeid tot frontrunner op het gebied van halfgeleider qubits.’
Zo’n qubit is de quantummechanische tegenhanger van de klassieke computerbit. Waar een gewone bit een nul of een één is, kan een qubit beide tegelijk zijn — wat quantumcomputers in staat stelt bepaalde berekeningen exponentieel sneller uit te voeren dan klassieke machines. Tenminste: in theorie.
Quantum worstelt met opschalen
Quantumcomputing is al decennia lang een belofte in wording. Een goed functionerende quantumcomputer zou nieuwe medicijnen kunnen ontdekken, betere batterijen helpen ontwikkelen en logistieke problemen oplossen waarin de huidige supercomputers zich nog verslikken.
Maar de quantumwereld worstelt al jaren met een probleem: opschalen. Het aantal qubits is een maat voor de kracht van een quantumcomputer, en de grootste systemen blijven beperkt tot een paar honderd tot duizend qubits. Terwijl als vuistregel meer dan een miljoen qubits nodig zijn voor een echt praktisch bruikbare quantummachine.
Transistors van germanium
De weg daarnaartoe is vol bottlenecks. Van de grote koelsystemen die nodig zijn om systemen met chips net boven het absolute nulpunt te laten draaien tot de ruimte die een miljoen qubits zouden innemen en alle bekabeling die nodig is om ze storingsvrij aan te sturen. De nauwkeurigheid waarmee de qubits rekenen, is ook een hoofdpijndossier dat vooral met software moet worden opgelost.
Groove’s aanpak verschilt op cruciale punten met die waarop concurrenten inzetten. Allereerst dus het materiaal waaruit het zijn qubits opbouwt: germanium. Nota bene het spul waaruit ooit de eerste transistor bij Bell Labs werd gemaakt, voordat silicium het overnam.
Quantum voor dummies: spin-qubits
Germanium was grotendeels uit beeld geraakt, maar binnen QuTech bleek dat het bijzondere eigenschappen heeft die het bij uitstek geschikt maken voor een zogeheten spin-qubit, Zwerver geeft desgevraagd een lesje quantum voor dummies:
‘Op specifieke plekken in de chip maken we kleine eilandjes van lading oftewel quantum dots. Op zo’n eilandje blijft uiteindelijk één geladen deeltje zitten, in het geval van germanium een ‘gat’; de afwezigheid van een elektron. Dat gat heeft een ‘spintoestand’ — een magnetische richting. Via een magneetveld worden de twee mogelijke spintoestanden — spin-up en spin-down — van elkaar gescheiden. Daarmee kun je berekeningen doen door de toestand uit te lezen.’
Meeliften op halfgeleiders
Qubits leven maar kort, maar germanium qubits kunnen goed worden geïsoleerd terwijl ze goed controleerbaar blijven. Dat leidt tot stabielere qubits die met minder fouten meer berekeningen uitvoeren. De germanium spin-qubits zijn klein en kunnen dicht op elkaar op een chip worden gepakt, wat die zo broodnodige schaalvergroting fysiek haalbaar maakt.
Bovendien — en dit is strategisch minstens zo belangrijk — sluit de technologie aan bij het fabricageproces van de chips in smartphones, laptops en servers. De halfgeleiderindustrie heeft tientallen jaren geïnvesteerd in het perfectioneren van dit proces en Groove kan daarop meeliften. ‘Ik denk niet dat wij een eigen fabriek gaan bouwen’, zegt Zwerver. ‘Er zijn genoeg bestaande chipfabrieken, foundries die miljarden hebben geïnvesteerd in hun infrastructuur, waar we terechtkunnen.’
Spelenderwijs een eigen startup
In 2023 besloot ze samen met haar collega en cto Nico Hendrickx de stap te maken naar een eigen startup. ‘Dat idee is binnen QuTech spelenderwijs ontstaan en gegroeid: laten we hier écht iets mee doen. Toen we er een Europese subsidie mee wonnen, besloten Nico en ik er vol voor te gaan en onze banen op te zeggen.’
Inmiddels heeft hun bedrijf een team van elf mensen. Financiering kwam er ook: eind april maakte het een investeringsronde bekend van 16 miljoen euro, nadat eerder al 3 miljoen aan subsidies en funding was opgehaald. Bij die gelegenheid presenteerde Zwerver ook de grootste halfgeleider spin-qubit processor ooit.
Die grootste germaniumprocessor heeft 18 qubits en dat klinkt bescheiden, maar de volgende stap is honderd qubits, en Groove gaat opschalen naar 1.000 qubits, en vervolgens vroeg of laat naar een veelvoud daarvan. Heel simplistisch gezegd is die opschaling een kwestie van het ontwerp als tegeltjes aan elkaar plakken.
Vorige maand verhuisde Groove uit het gebouw van QuTech naar een eigen kantoor, tussen andere startups in het House of Quantum. ‘We kunnen zeker naar 50 mensen doorgroeien hier. Maar we hebben nog steeds nauw contact met QuTech, de onderzoeksleiders daar zijn nog steeds onze wetenschappelijk adviseurs.’
Wetenschappers als startup founder
Hoe bevalt de stap van wetenschap naar startupondernemer Zwerver? ‘Nico en ik waren wetenschappers die veel weten van natuurkunde’, zegt ze. ‘Maar inmiddels lijkt het of we halve bedrijfsjuristen, commerciële mensen, communicatie- en finance-deskundigen zijn. Als founder moet je je kennis in de breedte uitbreiden.’
Lees ook: Hoe regelt Nederland meer succesvolle academische spin-outs?
Ook het managen van mensen en recruitment zijn zo’n nieuwe skill. ‘Technisch talent beoordelen gaat me natuurlijk redelijk goed af. Maar het inschatten van juridische of financiële kandidaten is een ander verhaal. Die kan ik door mijn andere achtergrond simpelweg lastiger peilen.’
Pragmatischere mindset
De andere mindset binnen een startup is misschien wel het grootste verschil. ‘Bij wetenschappelijk onderzoek is het: als iets niets oplevert, probeer je het opnieuw. Als een van de 50 chips werkt na een paar jaar, is iedereen heel blij.’ Binnen een bedrijfscontext is dat niet houdbaar. Daar is meer focus op wat werkt, op fabricageprocessen met zo min mogelijk fouten en schaalbare productie. Die engineering mindset is veel pragmatischer.’
Groove is geworteld in het Delftse quantum-ecosysteem, waar QuTech een vruchtbare kweekbodem blijkt voor startups die internationaal meespelen. QuantWare haalde in april maar liefst 152 miljoen op bij internationale spelers.
Delft barst van talent en samenwerking
Zwerver ziet twee oorzaken waardoor Delft opvalt. ‘De kwaliteit van het talent en de startups is hier heel hoog, over de hele breedte van elektronica, kabels, software, processoren en quantum internet. Ten tweede: het is een open ecosysteem waarin iedereen elkaar helpt. Je belt makkelijk iemand op als je advies nodig hebt: hoe hebben jullie dit gedaan? Er wordt heel veel gekeken naar mogelijkheden voor samenwerking waarmee je elkaar versterkt.’
Lees ook: Nederland is stilletjes uitgegroeid tot quantumgrootmacht: dit zijn 6 Hollandse quantumkampioenen
Er is voor Nederlandse begrippen de afgelopen jaren ook veel overheidsgeld naar quantum gegaan, bij elkaar honderden miljoenen. ‘Maar op wereldschaal zijn het toch beperkte middelen waarmee we iets groots hebben gemaakt.’
Quantumbelofte volgens Groove
Wat is de quantumbelofte volgens Zwerver? Je moet waken voor al te hoogdravende verwachtingen op korte termijn, zegt ze. ‘Ons type qubit heeft heel veel potentie, maar dat betekent niet dat het makkelijk wordt om op te schalen. Ik zie quantum voorlopig als een technologie die potentieel voor enorme doorbraken kan zorgen in materiaalontwikkeling en chemische processen. Het kan bijvoorbeeld medicijnontwikkeling een enorme boost geven.’
Wat quantumcomputing niet is, benadrukt ze: een vervanging voor klassieke computers. ‘Je moet ze zien als complementair. Verwacht ze bijvoorbeeld in supercomputercentra, naast de klassieke machines.’ Een quantumprocessor is namelijk heel traag met een Excel- of Word-bestand, maar wel goed in exponentiële berekeningen.
De productie van kunstmest kost nu bijvoorbeeld enorm veel energie. In de natuur kunnen micro-organismen stikstof uit de lucht omzetten onder veel mildere omstandigheden. Gewone computers zijn simpelweg te zwak om de exacte werking van dat proces te simuleren. ‘Een praktische quantumcomputer kan dat wel, zodat we een efficiëntere, duurzame methode voor kunstmestproductie zouden kunnen ontwikkelen.’
Wereld ontdekt germanium
De volgende stappen voor Groove zijn die naar meer qubits, en integratie in een volledig systeem dat een klant kan testen. Zo kan het per chipgeneratie feedback verzamelen, leren, en schalen. ‘Maar we willen niet teveel tijd en aandacht verliezen aan sales.’
Intussen heeft de buitenwereld germanium ook ontdekt als qubitmateriaal. ‘Tijdens het eerste congres rond silicium qubits waar Nico over zijn onderzoek naar germanium sprak, was hij de enige en stond hij voor een halflege zaal. De laatste keer ging de helft van de keynotes er over germanium.’
Funding gap als uitdaging
Maar de grootste uitdaging zit niet in concurrentie of de technologie zelf, zegt Zwerver. ‘Die komt uit een hele andere hoek: het gat tussen het moment waarop eindgebruikers willen instappen en de fundingmogelijkheden op weg daarnaartoe. Dat gat moet overbrugd worden.’
Groove haalde de verse financiering in april volledig op binnen Europa: de Nederlandse deeptechinvesteerder Innovation Industries stapte in, quantumspecialist 55 North, en ook het Europese seedfonds Verve Ventures. Europees geld kwam uit het European Innovation Council Fund, subsidies uit het EIC Accelerator-programma en het EU Chips Act-programma. ‘We zaten in de extreem luxe positie dat we de keuze hadden uit aanbiedingen. We konden dus gaan voor de inhoud, voor de connecties en de stevigheid die het syndicaat ons biedt.’
Europese moonshots gevraagd
Europese financiering heeft zijn voor- en nadelen, zegt Zwerver. ‘Er is in Europa veel willingness om quantum te steunen, maar het gaat ook wel een beetje traag en bureaucratisch ‘ al is het natuurlijk goed dat er regels zijn.’ Ze hoopt wel dat Europa meer lef gaat tonen, meer ‘moonshot projects’ opzetten rondom quantumtechnologie, met de overheid als launching customer en vooral met minder rigide tijdlijnen.
‘Tot nu toe is men vaak gericht op iets wat er binnen een paar jaar moet zijn. Maar als je nu een quantumcomputer met 1.000 qubits bestelt, is het nog steeds fantastisch als het lukt om er een van 500 qubits te leveren.’
