Kwantumwetenschapper, ik neem je bij de hand

‘Kwantumwetenschapper, neem me bij de hand,’ zingt Lucky Fonz III op het album Hemellichamen, een nummer dat volgens hem gaat over ‘het niet-weten en de oneindigheid van zijn eigen niet-kennen.’ Vorige week ben ook ik door kwantumwetenschappers bij de hand genomen. Tijdens een tweedaagse art hackathon leerde ik samen met studenten, kunstenaars, wetenschappers, filosofen en andere tech-minded burgers over kwantum. We werkten aan prototypes die nieuwe toepassingen van kwantumcomputers voorstellen. Door artistieke toepassingen van de kwantumcomputer te visualiseren hoopten we fascinerende inzichten te krijgen over hoe we kwantumtechnologie kunnen toepassen in de maatschappij om zo de ontwikkelingen op het gebied van kwantumtechnologie te inspireren. Eerst kwantumtechnologie eens wat dichter bij mezelf brengen.

Een crash course van kwantumwetenschappers

De eerste kwantumwetenschapper, filosoof Skander Jaïbi, nam ons mee in de basisprincipes van de kwantumfysica. Ik leerde over superpositie, verstrengeling, kans, een kat in een doos en qubits. Ik luisterde verwonderd en dacht aan de eerste keer dat ik over kwantummechanica leerde. Ik was een jaar of veertien. We hadden toen maar twee lessen de tijd om de kwantumwereld in te duiken. Daar baalde ik van. Mijn verveelde puberhart ging sneller kloppen van een theorie die zo haaks stond op onze dagelijks ervaring. Hoe kon het dat een deeltje op twee plekken tegelijkertijd kon zijn? Kan ik dat dan ook? En waarom stopt dat deeltje daar dan mee wanneer we het gaan meten? Ik kreeg cryptische en tegelijkertijd verhelderende antwoorden op deze vragen. Mijn natuurkundelerares zei dan: ‘dat weten we niet zo goed, Puck.’ Ik was verkocht. Er was iets magisch aan een theorie die zelfs door de experts eigenlijk helemaal niet zo goed begrepen wordt.

De tweede kwantumwetenschapper, natuurkundige en onderwijsexpert Henk Buisman, leerde ons over het tweespletenexperiment. Met dit experiment wordt aangetoond dat licht of materie zich soms als een deeltje en soms als een golf gedraagt. Golf-deeltje-dualiteit heet dat. Ik begon dat deeltje wel te begrijpen. Ook ik ervaarde zo’n dualiteit. Na de kwantum crash course was ik zowel verlicht als verward.

Kwantumtoekomsten

Een kwantumcomputer maakt gebruik van de basisprincipes van de kwantummechanica. Het geheugen van een kwantumcomputer is opgebouwd uit qubits. Deze bijzondere bits kunnen in superpositie zijn en hebben dan tegelijkertijd de binaire waarden 0 én 1 in plaats van 0 óf 1.

Hoe die besluiteloze qubit opeens het fileprobleem ging oplossen, klimaatrampen kon voorspellen, en eigenhandig kanker zou bestrijden was mij nog niet duidelijk. Het bleek niet zo simpel te zijn als dat. Met complexe algoritmes kan een kwantumcomputer miljoenen berekeningen tegelijk uitvoeren. Dit maakt de kwantumcomputer mega snel en daarmee in theorie mega baanbrekend.

ideatiekaarten, quantum art hackathon, Waag 2022
Ideatiekaarten

Aan de deelnemers van de hackathon de taak om na te denken over die mega baanbrekende toepassingen in de maatschappij. Onder leiding van onderzoeker en ontwerper Caiseal Beardow begon onze zoektocht naar verschillende toepassingen van de kwantumcomputer. Met behulp van ‘ideatiekaarten’ begon ons proces. We trokken een actie-kaart, een waarde-kaart en een toepassing-kaart. Samen met een computerwetenschapper en een architect dacht ik na over toekomsten. We vroegen ons af welke toekomsten gewenst en welke dystopisch waren. Door de kaarten kwam onze brainstorm snel op gang. We trokken bijvoorbeeld de actie-kaart surveillance, de toepassings-kaart het voorspellen van vraag en aanbod en de waarde-kaart winst. Mijn team liet deze Orwellian combinatie snel achter en ging voor een concept waarin kennis en verbinding centraal stond. Met veel vragen maar een overdosis aan inspiratie ging mijn team aan de slag.

The Blank Cubit

Samen met computerwetenschapper Waheeda Saib en architect Darstan Berwari probeerde ik aandacht te vragen voor het ondergrondse. De kwantumcomputer-stack, de verschillende lagen van hard- en software binnen een kwantumcomputer, staan nog niet goed in verbinding met elkaar. We gaan allemaal mee in de kwantumhype maar vergeten daarmee soms te kijken naar wat er technisch nog gebeuren moet. In een kunstinstallatie waarin mijn team beeld, poëzie en code combineerden, probeerde wij het verlangen naar eindeloze groei te omvatten. We haalden inspiratie uit de ingenieuze fungi-netwerken die ondergrondse verbinding tussen verschillende lagen van een ecosysteem mogelijk maken. Het eindresultaat ‘the Blank Cubit’ probeert de kijker nieuwsgierig te maken naar verschillende kwantumprincipes zoals kans en fragiliteit. Tegelijkertijd is ‘the Blank Cubit’ een omarming van het onbekende, alles wat we nog niet weten en zelf zullen moeten gaan ontdekken en invullen.

The Blank Cubit, Quantum Art Hackathon, Waag 2022
Een prototype van The Blank Cubit

Best wel vaag die Blank Cubit. Gelukkig kwamen andere groepen met meer concrete ideeën en toepassingen. Een inclusief globaal netwerk waarop alle continenten beveiligd met elkaar verbonden zijn, een muziekapplicatie die van qubits swingende songs maakt, en een wereldwijde dorpsmarkt waarop consumenten en producenten met elkaar verbonden kunnen worden op een Tinder-achtig netwerk. Een groot deel van de groep startte de hackathon als kwantumleek. Toch sloten we de hackathon af met presentaties van inspirerende en uiteenlopende prototypes waar de kwantumwetenschap hopelijk wat van kan leren.

De oneindigheid van mijn eigen niet-kennen

Na twee dagen ondergedompeld geweest te zijn in de wondere wereld van kwantum werd mij gevraagd wat ik heb geleerd en wat ik mee zal nemen in de toekomst. Ik dacht weer aan het lied van Lucky Fonz III. Twee dagen lang hadden kwantumwetenschappers mij bij de hand genomen. Ik had zo mijn best gedaan om de kwantumwereld te begrijpen en inzicht te krijgen in de impact van de kwantumcomputer. Maar ik bleef vooral achter met een onherroepelijk besef van ‘de oneindigheid van mijn eigen niet-kennen’.  In andere woorden: ik snapte dat ik er niks meer van snapte. De eerste dag gaf dit besef onrust. De tweede dag een onverwachts gevoel van acceptatie. Moeten we onze verwarring niet omarmen? Zijn wij als verwarde burgers niet ook of misschien juist in staat om richting te geven aan de ontwikkeling van kwantumcomputers? En wat kunnen we leren van onze verwarring? Zouden wij als verwarde burgers de kwantumwetenschappers niet ook bij de hand moeten nemen? Wanneer een technologie baanbrekend is zullen er altijd nieuwe banen ontworpen moeten worden. Laten we daar als burgers aan mee doen. Ik ben dankbaar voor de kwantumwetenschappers die mij bij de hand hebben genomen. Toch zing ik de tekst van Lucky Fonz III voortaan met mijn eigen wending. Kwantumwetenschapper, ik neem je bij de hand.  

Wil jij kwantumwetenschappers ook bij de hand nemen? Stuur een mail naar albana [ at ] waag [ dot ] org en blijf op de hoogte van co-creatie workshops en publieksprogramma’s over kwantum.

De Quantum art Hackathon maakte deel uit van het project Quantum Inspire waarin Waag met haar partners onderzoekt wat de waarde en betekenis van kwantum kan zijn voor de samenleving. Zo geven we richting aan mogelijke kwantumtoepassingen in sectoren als de gezondheidszorg, energie, milieusystemen, slimme materialen en meer.