Dr. Jelmer Renema

Jelmer Renema gebruikt quantumeigenschappen van licht voor supersnelle informatieverwerking

Jelmer Renema werkt aan de ontwikkeling van fotonische quantumcomputers. Daarin voeren individuele lichtdeeltjes, fotonen, berekeningen uit die complexer zijn dan met gewone (super) computers mogelijk is. Zijn kennis over quantumoptica, waarop hij in 2015 in Leiden promoveerde, nam hij mee naar een postdoc aanstelling in Oxford. Daar werkte hij voor het eerst aan optische chips om berekeningen te doen met licht. Tijdens zijn verblijf in Oxford zat zijn onderzoeksgroep met een probleem: er waren niet voldoende optische chips voor hun onderzoek. “Toen ik het probleem met collega’s besprak, was daar toevallig net Tom Wolterink aangenomen, een postdoc die in Twente was gepromoveerd. Hij verwees ons naar het werk van de Twentse onderzoeksgroep Laser Physics and Nonlinear Optics van Klaus Boller,” vertelt hij. “De chip die zij hadden ontworpen voor 5G technologie, bleek na onderzoek ook heel geschikt om quantumlicht te verwerken.”

Quix Quantum

Renema kon na zijn postdoc met een Veni-subsidie in Twente aan de chips verder werken. Bij de start van zijn aanstelling, in 2018, ontvouwde hij niet alleen zijn wetenschappelijke plannen, maar hield hij ook een pitch over de commerciële mogelijkheden die hij zag voor een quantumprocessor. Daaruit ontstond in samenwerking met LioniX al snel een nieuwe start-up, Quix Quantum. “Inmiddels zijn we marktleider op het gebied van fotonische hardware voor quantumcomputers. We maken een universele chip die volledig programmeerbaar is. Daardoor kun je er ieder denkbaar quantumoptisch experiment mee uitvoeren,” aldus Renema, die vol lof is over de infrastructuur in Twente. “Er is een heel cluster van bedrijven rond de Universiteit Twente die mooie dingen doen. De lijnen zijn kort waardoor je snel kunt schakelen. Bovendien hebben we de faciliteiten om goede wetenschappelijke quantumexperimenten met de chips te kunnen doen.”

Dr. Jelmer Renema

De korte lijnen in Twente zijn bijzonder. Het stelt je in staat om echt snel te schakelen

Dr. Jelmer Renema

Het academische onderzoek waar Renema zich mee bezighoudt, heeft zowel een toegepast als een fundamenteel aspect. Hij vertelt: “We onderzoeken onder welke omstandigheden een quantumcomputer gebaseerd op fotonica daadwerkelijk voordelen biedt voor ingewikkelde berekeningen en we bestuderen wanneer het niet de handigste methode is. Daarnaast kijken we fundamenteel naar de quantumeigenschappen van licht. Zo onderzoeken we bijvoorbeeld de schijnbare onverenigbaarheid van de natuurkunde in quantumsystemen en de thermodynamica die geldt in de wereld om ons heen. Met de quantumprocessor kunnen we dit soort problemen niet alleen theoretisch benaderen, maar ook experimenteel.”

China

Renema’s academische werk bracht hem in contact met een team van Chinese onderzoekers dat in 2021 liet zien dat een quantumcomputer gebaseerd op fotonica ‘quantumvoordeel’ heeft, wat betekent dat de computer problemen kan oplossen die voor een gewone supercomputer te complex zijn. Renema droeg bij aan de theoretische onderbouwing. “Dat wij fotonen gebruiken als quantumeenheden om mee te rekenen heeft voordelen boven de supergeleidende qubits waar veel andere quantumcomputers op gebaseerd zijn,” zegt hij. “Dit onderzoek laat zien dat we met fotonica al veel eerder quantumvoordeel kunnen bereiken dan in de Nederlandse quantumtechnologie-roadmap is voorzien.”

Dr. Jelmer Renema

We lopen met fotonica jaren vooruit op de Nederlandse quantumtechnologie-roadmap en daarin speelt de Universiteit Twente een belangrijke rol

Dr. Jelmer Renema

Onderzoek en onderwijs

Als universitair docent staat Renema zelf niet meer in het lab. Hij is blij met een capabel team van promovendi en onderzoekers die het onderzoek uitvoeren en de bachelor- en masterstudenten begeleiden. Wel geeft hij in de masterfase les in het populaire vak Quantum Information. Renema weet uit ervaring wat de invloed van een docent kan zijn. Hij koos voor een natuurkundestudie dankzij twee bevlogen docenten op de middelbare school. “Een van hen liet mij meedoen met de Natuurkundeolympiade waar ik allerlei extra stof buiten het normale curriculum kreeg,” vertelt hij. “De ander besloot eens op een vrijdagmiddag de vergelijking voor een slinger voor ons af te leiden. Hij liep eerst hopeloos vast door een verkeerd geplaatst minteken, en was vervolgens ontzettend blij toen hij de oplossing vond. Door deze docenten begreep dat natuurkunde meer was dan wat je op school leert en dat het de moeite waard was om bij betrokken te zijn. Ook nu nog probeer ik studenten altijd mee te geven dat wetenschap ook mensenwerk is. Je bent als onderzoeker onderdeel van een gemeenschap en je leert eigenaarschap krijgen door niet bang te zijn om anderen te benaderen met je ideeën.”

Over Jelmer Renema

Jelmer Renema studeerde natuurkunde in Leiden, waar hij in 2015 tevens cum laude promoveerde op een detectiemechanisme voor supergeleidende single photon detectoren. Hij kreeg een Rubicon subsidie van NWO voor zijn postdoc-periode in Oxford, waar hij kennismaakte met het onderzoek dat in Twente gebeurt. Hij kwam in 2018 met een Veni-subsidie als postdoc naar de Universiteit Twente en werkt sinds 2020 als universitair docent bij de Adaptive Quantum Optics groep. Naast zijn academische werk is Renema CTO van de succesvolle UT start-up Quix Quantum.  

Persfoto's

Deze persfoto's kunnen zonder copyright restricties worden gebruikt.