De belofte van de quantumcomputer
In dit artikel:
In de lente van 2012 stond Leo Kouwenhoven, hoogleraar nanofysica aan de TU Delft, kort in de schijnwerpers als mogelijk kandidaat voor een Nobelprijs nadat zijn groep meldde een glimp te hebben gezien van het langgezochte majoranadeeltje. Dat deeltje — in 1937 voorgesteld door Ettore Majorana — zou uniek zijn omdat het zijn eigen antideeltje is en geen elektrische lading draagt. Zo'n vondst zou niet alleen fundamenteel belangrijk zijn, maar ook directe implicaties hebben voor de ontwikkeling van robuuste qubits en daarmee de bouw van een praktisch werkende quantumcomputer.
Wat Kouwenhovens team liet zien was een klein, scherp piekje in de geleiding van een nanostructuur: een halve millimeter grote chip met een nanodraad bedekt met supergeleidend materiaal, gekoeld tot circa 0,1 K in een mengkoeler. Tijdens de kerstperiode van 2011 mat promovendi Kun Zuo een zogeheten zero-bias peak — precies het signaal waar men theoretisch een Majorana-vingerafdruk in verwachtte. De groep (met postdoc Sergey Frolov en promovendus Vincent Mourik) herhaalde de experimenten onder verschillende condities en met meerdere devices, waarna de data consistent leken te wijzen in de richting van Majorana-verschijnselen.
De ontdekking vond plaats tegen de achtergrond van een internationale wedloop. Teams in Denemarken, Israël, Zweden en China waren actief, en grote technologiebedrijven zoals Microsoft toonden groot commercieel en strategisch interesse: wie Majorana’s betrouwbaar kon produceren zou een voorsprong krijgen in de race om praktische quantumcomputers. Die machtsdynamiek zette extra druk op Kouwenhoven en zijn team om snel en overtuigend bewijs te leveren — terwijl wetenschappelijke zorgvuldigheid juist tijd vraagt.
Kouwenhoven presenteerde vroege resultaten eerst op een besloten Simons Symposium (januari 2012), en vervolgens op de March Meeting in Boston (27 februari 2012). De presentatie trok veel aandacht; korte tijd later verschenen berichten in de media en publiceerde Science op 12 april 2012 het artikel “Signatures of Majorana Fermions in Hybrid Superconductor Nanowire Devices”. De TU Delft liep in korte tijd over van journalisten: interviews, tv-optredens en internationale berichtgeving volgden. Kouwenhoven werd in de publieke opinie uitvergroot als mogelijk “Nobelprijswaardig”.
Tegelijkertijd bleven belangrijke wetenschappelijke vragen open. Theoretici wezen erop dat Majorana-deeltjes altijd in paren voorkomen; één piekje was veelbelovend, maar zonder controle over het tweede deeltje bleef de technologische bruikbaarheid onzeker. Bovendien was het gemeten signaal veel kleiner dan theorieën voorspelden en bestonden er alternatieve verklaringen en meetfouten die uitgesloten moesten worden. Interne verdeeldheid over tempo en zekerheid, plus een lek van informatie na het Simons-evenement, zorgden ervoor dat concurrenten onmiddellijk begonnen met pogingen tot replicatie. Kouwenhoven zelf had eerder ervaring met het ontmaskeren van fraude in de fysica en genoot daardoor vertrouwen, maar die reputatie verhoogde tegelijk de druk om onomstotelijk bewijs te leveren.
De publiciteit versnelde het proces: waar men normaal wacht op peer review voordat claims de wereld in gaan, leidden vroege berichten en persaandacht tot versnippering tussen toetsing en promotie. De sterke commerciële en geopolitieke belangen achter quantumtechnologie — inclusief bezorgdheid over databeveiliging en economische dominantie — maakten de wetenschappelijke strijd ook tot een machtsstrijd.
Gerard Janssen beschrijft deze episode in zijn boek De race om het majoranadeeltje, waarin hij laat zien hoe fundamenteel onderzoek, integriteitskwesties en internationale competitie samenkomen. Hoewel het Delftse resultaat aanvankelijk grote hoop bood, moest Kouwenhoven later zijn beweringen intrekken — een ontwikkeling die in dit hoofdstuk slechts kort is aangekondigd maar die het spanningsveld tussen gedreven ontdekkingstocht en de noodzaak van onomstotelijk reproduceerbare wetenschap scherp illustreert. De zoektocht naar Majorana-fermionen en de bouw van een betrouwbare quantumcomputer gaat daardoor onverminderd door, met zowel wetenschappelijke als strategische belangen die de inzet blijven opvoeren.