Februari 2026
Eerste besturingssysteem voor quantumnetwerken
innovatie
Om quantumtechnologie voor iedereen toegankelijk te maken, is een geschikt besturingssysteem nodig. Een dergelijk systeem – genaamd QNodeOS – is nu beschikbaar en stelt ontwikkelaars in staat om eenvoudig applicaties te creëren voor een breed spectrum van hardware-oplossingen. Dit opent de weg voor de ontwikkeling van software die quantumnetwerktechnologie dichter bij de samenleving kan brengen.
Waar quantumcomputers in principe slechts één programma op één computer hoeven te draaien, vereisen applicaties voor quantumnetwerken dat afzonderlijke programma’s, onafhankelijk van elkaar, op verschillende netwerkknooppunten (nodes) worden uitgevoerd. Daarbij moeten de nodes bij een quantumnetwerk bovendien met elkaar coördineren door middel van quantumverstrengeling, het type verbinding dat uniek is voor quantumnetwerken. Hoe is dit te realiseren?
QNodeOS
Een typische vraagstelling voor QIA aan TU Delft/QuTech. QIA is een Europees onderzoeksinitiatief gericht op het bouwen van een prototype voor het eerste ‘full stack’ quantuminternet ter wereld. Met de ontwikkeling van technologie voor quantumcommunicatie – zoals quantumrepeaters en eindnodes – wil QIA quantumsystemen integreren tot een schaalbaar, wereldwijd quantuminternet.
Het vraagstuk om een besturingssysteem voor quantumnetwerken te ontwikkelen leidde tot de start van een studie in samenwerking met de Universiteit van Innsbruck, het INRIA en het CNRS. Begin dit jaar publiceerde Nature een artikel over het eindresultaat QNodeOS. Prof.dr. Stephanie Wehner, hoogleraar Quantumcomputertechnologie aan onderzoeksinstituut QuTech: ‘Met QNodeOS is het voor het eerst mogelijk om eenvoudig applicaties op een quantumnetwerk te programmeren en uit te voeren. Het is bovendien een instrument waarmee we volledig nieuwe onderzoeksgebieden voor quantumcomputertechnologie openen.’
Mariagrazia Iuliano, promovendus bij QuTech: ‘Het systeem dat we hebben ontwikkeld, is als de software op je computer thuis: je hoeft niet te weten hoe de hardware werkt om hem te gebruiken.’
Testen
Naast het oplossen van de technische uitdagingen, hebben de onderzoekers kunnen aantonen dat QNodeOS op verschillende typen quantumhardware kan werken. Hiervoor is met het besturingssysteem een verbinding tot stand gebracht tussen twee zeer verschillende soorten quantumprocessoren. Tracy Northup, hoogleraar aan de Universiteit van Innsbruck: ‘Onze trapped ion-processoren hier werken fundamenteel anders dan de processoren op basis van color centers in diamant die Delft had opgesteld. Toch hebben we aangetoond dat QNodeOS met beide werkte en de twee typen met elkaar kon verbinden.’
Met QNodeOS openen we volledig nieuwe onderzoeksgebieden voor quantum-computer-technologie
Volledig programmeerbaar
Het besturingssysteem QNodeOS is volledig programmeerbaar, waardoor applicaties op een hoog niveau zijn uit te voeren. Bij eerdere systemen moesten ontwikkelaars specifiek voor elke experimentele opstelling code ontwikkelen. Dit geldt voor QNodeOS niet. Hiermee is het mogelijk om op eenvoudige wijze de quantumprocessoren in een netwerk aan te sturen, ongeacht het gebruikte hardwareplatform.
‘Met zo’n architectuur kunnen ontwikkelaars zich concentreren op hun code in plaats van de details van de hardware,’ legt Bart van der Vecht, promovendus bij QuTech, uit. ‘Dit maakt het makkelijker om met nieuwe soorten applicaties te komen, misschien zelfs applicaties die we ons op dit moment nog niet kunnen voorstellen.’
De volgende stap
Het besturingssysteem zal vanaf nu een cruciaal middel vormen voor toekomstig onderzoek en experimenten. Een volgende stap voor QIA is om breed toegang te geven tot zowel de software- als de hardwarecomponenten van de technologie. Hiervoor zal QNodeOS te gebruiken zijn op de Quantum Network Explorer, QuTech’s demonstrator voor het quantuminternet. Een veel breder publiek wordt zo in staat gesteld om te experimenteren, te innoveren en software voor quantumnetwerken te schrijven.
Tekst: ing. Marjolein de Wit - Blok
Fotografie: Studio Oostrum