Onderdeel van de NWA-route De quantum-/nano revolutie
Hoofdaanvrager: Prof.dr.ing. D.H.A. (Dave) Blank, Universiteit Twente

Nanotechnologie en quantumfysica bieden sleuteltechnologieën voor oplossingen aan grote maatschappelijke uitdagingen. Met deze startimpuls stimuleren we drie veelbelovende onderwerpen waarin Nederland sterk staat: de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen en biomoleculen met behulp van nanotechnologie en quantum computers, de op het brein geïnspireerde energiezuinige dataverwerking en veilige communicatie op het quantum internet.

Aanpak

Het startimpuls programma binnen de Quantum/Nano-revolutie omvat 4 thema’s: ‘Quantum computing en het quantum internet’, ‘Green ICT’, ‘Nanomedicine’ en ‘Outreach’. Binnen het consortium zijn de boegbeelden tevens portefeuillehouder van een thema, met als primaire taak de voortgang te monitoren. Tevens wordt een gebruikerscommissie bijeen geroepen voor betrokken bedrijven en andere maatschappelijke stakeholders.

Werkpakketten

(1) Quantum computing en het quantum internet
Portefeuillehouder: Prof.dr. C.W.J. (Carlo) Beenakker, Universiteit Leiden

Quantum computing geeft toegang tot de ongekende rekenkracht om onder meer de eigenschappen van materialen, chemische processen, en geneesmiddelen te voorspellen en te verbeteren. Met de quantumcomputer zullen we de natuur in haar eigen taal aanspreken, de taal van de quantummechanica en pas dan zullen we de rijkdom van de natuur volledig kunnen benutten. Relatief eenvoudige quantumcomputers kunnen gebruikt worden voor de berekening van kleine maar belangrijke moleculen, ten dienste van bijvoorbeeld milieuvriendelijkere kunstmest of kunstmatige fotosynthese. Door quantumcomputers met elkaar en met andere quantumsystemen te verbinden ontstaat een quantuminternet, met inherent veilige datacommunicatie en mogelijkheden om quantumverstrengeling te benutten voor zeer gevoelige en nauwkeurige netwerken van sensoren.

(2) Green ICT
Portefeuillehouder: Prof.dr.ing. D.H.A. (Dave) Blank, Universiteit Twente

Informatie en Communicatie Technologie (ICT) is een essentieel onderdeel van onze economie en een onlosmakelijk deel van ons dagelijks leven. Niet alleen de hoeveelheid data, maar ook het energiegebruik in de dataverwerking neemt elk jaar toe. ICT verbruikt nu al zo’n 10% van de elektrische energie. Wanneer wij deze ontwikkeling op zijn beloop laten zullen we binnenkort vastlopen in onze digitale energievoorziening. Inspiratie voor de ultieme limiet in energie-efficiëntie vinden we in het brein waar, anders dan bij de huidige, zogeheten Von Neumann computerarchitectuur, de verwerking en opslag van informatie niet gescheiden is. Ons brein kan grote hoeveelheden invoer parallel verwerken in plaats van serieel. Geïnspireerd door de architectuur van het brein, gaan we informatieverwerking en informatieopslag combineren in één kunstmatig materiaalsysteem en leggen we de basis voor het koppelen van dergelijke systemen aan biologische neurale netwerken.

(3) Nanomedicine
Portefeuillehouder: Prof.dr.A.M.(Marileen) Dogterom, TU Delft

Nanotechnologie zal een revolutie veroorzaken voor onze gezondheid en welzijn, met ongekende mogelijkheden op het gebied van de diagnose en bestrijding van ziekten. Voorbeelden van toepassingen zijn nanopincetten waarmee we enkele biomoleculen kunnen “vast- pakken”, bestuderen en manipuleren en injecteerbare en implanteerbare nanosensoren die ziektes in een zeer vroeg stadium kunnen detecteren en lokaliseren. Juist omdat ziektes veelal ontstaan door defecten op moleculair niveau kan nanotechnologie een belangrijk bijdrage leveren aan ons begrip hoe ziektes ontstaan, maar ook voor diagnose en behandeling of bestrijding van ziektes. Voor de startimpuls hebben we het virus als speerpunt geïdentificeerd: Een virus is een door de natuur ontwikkelde nanomachine, die onovertroffen is als belager van bacteriën. Nu de antibiotica die in de vorige eeuw bacteriën uitschakelden steeds minder effectief worden door resistentie (MRSA), kan nanotechnologie uitkomst bie- den. Ook voor de toediening van geneesmiddelen biedt nanotechnologie kansen, die we in deze game changer zullen onderzoeken.

(4) Outreach
Portefeuillehouder: Prof.dr.ir.L.P.(Leo)Kouwenhoven, Microsoft & TU Delft

De quantum/nano route belooft een technologische revolutie op uiteenlopende maatschappelijke vlakken zoals medicijnen, ICT en materialen. Dat deze route is ontstaan uit publieksvragen binnen NWA laat duidelijk zien hoe belangrijk de onderwerpen zijn voor het algemene publiek. We willen de maatschappij hier niet alleen op voorbereiden, maar ook al in een vroeg stadium betrekken. Daarom zal de quantum/nano route een deel van de start-impuls financiering reserveren voor de ontwikkeling van en onderzoek naar passende outreach programma’s. Met een gecoördineerde benadering van outreach-activiteiten, willen we ervoor zorgen dat relevante doelgroepen worden betrokken en ingelicht op een goed overwogen manier. Hierbij richten wij ons op de dialoog tussen wetenschap en publiek waarin nieuwsgierigheid en (informele) kennismaking met en betrokkenheid bij deze technologische revolutie belangrijk zijn.

Consortiumleden

Het consortium bestaat o.a. uit: Academisch Medisch Centrum, Erasmus Medisch Centrum, Groningen Medisch Centrum, Radboud Universiteit, Rijksuniversiteit Groningen, Technische Universiteit Delft, Technische Universiteit Eindhoven, Universiteit Leiden, Universiteit Twente, Universiteit Utrecht, Universiteit van Amsterdam, Wageningen Universiteit & Research, RIVM, Saxion, TNO, Enceladus, Galapagos, Intel, Micronit, NFI, RIKILT, Shell, QuSoft, QuTech.