Zijn kwantumqubits overschat? Het rationele natuurkundedebat

Kwantumcomputers zijn zowel het meest veelbelovende als het meest verwarrende segment van innovatie in de informatica. Aan de ene kant beloven kwantumcomputers berekeningen uit te voeren die anders volstrekt onmogelijk zouden zijn, en lijken ze soms elke regel en beperking van normale computers te doorbreken.

Aan de andere kant zijn ze extreem moeilijk te bouwen en om hun rekenkracht op bruikbare niveaus op te schalen. En er is nog veel dat we niet begrijpen over kwantumfysica, waardoor het concept van kwantumcomputers kwetsbaar blijft voor onverwachte verrassingen. Bijvoorbeeld, een degelijke theorie van kwantumzwaartekracht blijft al tientallen jaren ongrijpbaar, wat mogelijk wijst op een fundamentele fout in ons begrip van kwantummechanica.

Dit laatste idee van een fundamentele beperking vanuit de kwantumfysica zelf is recentelijk verder uitgewerkt door Tim Palmer, een onderzoeker aan de Universiteit van Oxford, vooral bekend om zijn werk op het gebied van chaos theorie en klimaat.

Hij denkt dat fundamentele wiskundige eigenschappen van de kwantumruimte de daadwerkelijke capaciteiten van kwantumcomputers inherent kunnen beperken, veel meer dan eerder gedacht.

Hij publiceerde zijn studie in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift PNAS¹, onder de titel “Rationele kwantummechanica: Het testen van kwantumtheorie met kwantumcomputers”.

Begrijpen van de hype: Hoe werken kwantumcomputers?

Het belangrijkste onderdeel is dat in plaats van “discrete” bits met waarden 1 & 0 zoals een normale computer, de qubits van kwantumcomputers kwantumsuperpositie en verstrengeling vertonen.

In vereenvoudigde termen betekent dit dat elke qubit van nature meer complexe informatie tegelijk kan opslaan, waardoor berekeningen met complexe wiskundige matrices gemakkelijker worden.

Dus voor een complexe dataset met veel mogelijke waarden voor elk datapunt, zoals de spinwaarden van elektronen of atomen in een chip of een batterij‑elektrode, kunnen kwantumcomputers de toenemende complexiteit aan, waarbij elke toegevoegde qubit de capaciteit exponentieel vergroot.

In tegenstelling hiermee voegt een normale computer slechts één nieuwe capaciteit per keer toe, één nieuw bit per keer, zodat een berekening die elke keer dat een nieuw datapunt wordt toegevoegd exponentieel complexer wordt, snel onhandelbaar wordt, waarbij de snel vermenigvuldigende complexiteit de capaciteit van zelfs de beste normale supercomputer overweldigt.

Tenminste, dat is de theorie, ondersteund door gangbare concepten over hoe klassieke kwantumfysica werkt. Maar professor Palmer betoogt dat dit niet het geval is.

Kwantummechanica vs. Rationele Kwantumfysica (RaQM)

Wat is Hilbert-ruimte? Het raamwerk van kwantumkracht

De “mainstream” concepten van kwantumfysica worden over het algemeen gegroepeerd onder de term “kwantummechanica” (QM) en beschrijven de complexe, vaak contra‑intuïtieve fenomenen die zich op kwantumschaal voordoen.

Een belangrijk element dat relevant is voor kwantumcomputers is het idee van Hilbert-ruimte. Dit concept breidt de bekende 2D‑ of 3D‑ruimte uit naar een willekeurig aantal dimensies en creëert het wiskundige raamwerk waarop de meeste kwantumfysica is gebaseerd.

“Hilbert-ruimte is een wiskundig concept in lineaire geometrie dat een oneindig‑dimensionale ruimte definieert. Met andere woorden, het neemt geometrische concepten die beperkt zijn tot twee‑ en driedimensionale ruimtes en breidt ze uit zodat ze kunnen worden gebruikt met een oneindig aantal dimensies.”

Omdat het zo’n fundamenteel hulpmiddel van de kwantumfysica is, wordt het zelden in twijfel getrokken. En het is zeker een “waar” idee in het algemeen, aangezien het mogelijk maakte dat de meeste voorspellingen van de kwantumfysica experimenteel bevestigd konden worden.

“Hilbert-ruimtes zijn cruciaal in vakgebieden zoals kwantummechanica, waar ze het wiskundige raamwerk bieden voor het begrijpen van het gedrag van deeltjes op microscopische schaal. Dit omvat toepassingen bij het oplossen van complexe vergelijkingen zoals de Schrödingervergelijking, die beschrijft hoe kwantumsystemen zich in de tijd ontwikkelen.”

In de klassieke interpretatie groeit het aantal dimensies in een Hilbert-ruimte exponentieel met het aantal qubits dat door een kwantumcomputer wordt gebruikt. Deze interpretatie hangt volledig af van de continue aard van Hilbert-ruimte, het idee dat professor Palmer uitdaagt.

Rationele Kwantumfysica: Het Continuüm Uitdagen

De theorie die door de Oxford‑fysicus is gepubliceerd, daagt de veronderstelling uit dat Hilbert-ruimte daadwerkelijk op die manier functioneert, en wijst op de ongrijpbaarheid van kwantumzwaartekracht als een aanwijzing dat dit het geval zou kunnen zijn. Hij noemt zijn theorie “rationele kwantummechanica” (RaQM).

“We introduceren een theorie van kwantumfysica gebaseerd op het idee dat de continue aard van de toestandsruimte van de kwantummechanica iets inherent discreets benadert, en betogen dat de reden voor die discretie zwaartekracht is.”

Het idee is dat Hilbert-ruimte inderdaad korrelig is, maar met een extreem kleine schaal, aangezien zwaartekracht zo zwak is vergeleken met andere fundamentele natuurkrachten. Hij heeft deze ideeën verder uitgewerkt in een begeleidend wetenschappelijk artikel² getiteld “De mysteries van kwantummechanica oplossen: Waarom de natuur een continuüm verafschuwt”.

Zonder in te gaan op de wiskundige details, wordt aangenomen dat de kwantumtoestand alleen gedefinieerd is ten opzichte van bepaalde “rationele” waarneembare grootheden. Dit leidt tot een iets ander begrip van complexe getallen zoals het imaginaire getal √(-1) of de zogenaamde quaternions, wat een realistische interpretatie van de kwantumtoestand in RaQM mogelijk maakt, vergeleken met QM.

Of zoals professor Palmer het stelt, verwijdert zijn theorie enkele van de beroemde paradoxen van de kwantumfysica, zoals Schrödinger’s kat.

“In RaQM zijn katten niet langer tegelijkertijd levend en dood.”

Het 1.000-qubit plafond: Praktische implicaties voor de toekomst

Een essentieel onderdeel van de veronderstelling van ultrakrachtige kwantumcomputers is dat het toevoegen van meer qubits meer “dimensies” toevoegt om aan een wiskundig probleem te werken. Deze aanname is gebaseerd op het idee van een oneindige “voorraad van nieuwe gegevensopslag” (dimensies) door Hilbert-ruimte naarmate er meer qubits aan het systeem worden toegevoegd.

Het idee van professor Palmer zou daarom ernstige implicaties hebben voor kwantumcomputers.

Als dit waar is, groeit de informatiewaarde in de kwantumtoestand lineair met het aantal qubits, en niet exponentieel zoals eerder gedacht, waardoor de grootste veronderstelling van kwantumcomputers in feite wordt doorbroken.

“Boven een kritisch aantal verstrengelde qubits is er simpelweg niet genoeg informatie in de kwantumtoestand om zelfs één bit informatie toe te wijzen aan elke dimensie van Hilbert-ruimte. Wanneer dit gebeurt, zullen kwantumalgoritmen die de volledige Hilbert-ruimte benutten hun kwantumvoordeel ten opzichte van klassieke algoritmen verliezen.”

Het artikel schat dat deze drempel bereikt kan worden zodra kwantumcomputers ongeveer enkele honderden tot 1.000 foutgecorrigeerde qubits overschrijden.

Het moet worden opgemerkt dat dit veel lager ligt dan de verwachte drempel die nodig is om belangrijke encryptieniveaus te breken, met bijvoorbeeld 4.099 qubits die nodig zijn om een 2048‑bit RSA‑sleutel te breken met Shor’s algoritme, het kwantumalgoritme dat het meest waarschijnlijk praktisch bruikbaar is.

Als professor Palmer gelijk heeft, zou dit kunnen betekenen dat encryptie voor altijd veilig blijft voor kwantumcomputers zoals we ze vandaag de dag begrijpen.

Aangezien veel kwantumcomputerprototypes dicht bij deze limiet komen, alleen of via netwerken, zullen we waarschijnlijk spoedig weten of dit idee waar is.

“‘QM heeft alle experimentele uitdagingen die eraan werden gesteld doorstaan en dus stel ik in het artikel een experiment voor dat over een paar jaar uitgevoerd zou kunnen worden – als men de kwantumtechnologie‑roadmaps gelooft – om RaQM te testen tegen QM.’”

Het concept zou ook grote gevolgen kunnen hebben voor de kwantumfysica, als het waar blijkt te zijn, veel verder dan het beperken van het potentieel van kwantumcomputers. Dit op zich zou kwantumcomputers zeer belangrijk kunnen maken, zelfs als hun praktische toepassingen beperkter zijn dan eerder gehoopt.

“Als kwantumcomputers de experimenten leveren die niet alleen een opvolgerstheorie voor kwantummechanica vinden, maar, nog belangrijker, de theorie die kwantum‑ en zwaartekrachtfysica syntheseert, zou dat zeker een buitengewoon goed resultaat zijn voor al het werk dat de afgelopen jaren in kwantumcomputing is gestoken.”

Strategische investeringsinzichten: Het beheren van kwantumrisico

Dit nieuwe concept is verre van bewezen, en vormt eigenlijk een radicale afwijking van de consensus onder fysici over kwantummechanica. Dus dit is, voorlopig, slechts een zeer interessante, maar onbewezen theorie die alleen bestaat in theoretische wiskunde.

Het zou echter wel aandacht moeten krijgen van investeerders in kwantumcomputing‑aandelen, aangezien het ons herinnert dat kwantumfysica nog steeds verre van volledig begrepen is, en zowel verrassende nieuwe mogelijkheden als grenzen in de praktische toepassingen kan bieden.

Een ander element is dat als encryptie permanent veilig is voor kwantumcomputers, Bitcoin dat ook is, wat recentelijk heeft geleden onder het narratief dat het binnenkort “gebroken” zou worden door vooruitgang in kwantumcomputing, een onderwerp dat we ook behandelden in “The Post‑Quantum Investment Audit: Top 10 Stocks for 2026”.

Dus het kan zinvol zijn om beide risico’s tegen elkaar af te wegen:

• Als kwantumcomputers een maximale drempel van 1.000+ qubits bereiken, is Bitcoin veilig, en verdwijnt het narratief dat de Bitcoin‑prijs naar beneden duwde.
• Als professor Palmer ongelijk heeft, kunnen kwantumcomputers inderdaad het Bitcoin‑gedeelte van een portefeuille bedreigen, maar ze zullen ook in staat zijn een moeilijk voor te stellen rekenwonder te verrichten, zowel in encryptie als in een dieper begrip van de materiële wereld.

Dus een portefeuille die kwantumcomputing‑aandelen en cryptovaluta combineert, zal waarschijnlijk beide eventualiteiten het beste mitigeren.

Voor investeringen in kwantumcomputing kun je ons investeringsrapport over Honeywell en haar kwantumcomputing‑dochteronderneming, Quantinuum, of ons artikel “5 beste kwantumcomputingbedrijven van 2025”.

Referenties:

<sup>1. Tim Palmer. Rationele kwantummechanica: Het testen van kwantumtheorie met kwantumcomputers. PNAS. 123 (12) e2523350123. 16 maart 2026. https://doi.org/10.1073/pnas.2523350123
2. Tim Palmer. De mysteries van kwantummechanica oplossen: Waarom de natuur een continuüm verafschuwt.Proceedings of the Royal Society. 18 februari 2026. https://arxiv.org/abs/2602.16382</sup>