Onlangs toonde Google een quantumprocessor met 72 qubits met een volgens Google error-rate van onder de procent. De chip kreeg de naam 'Bristlecone' mee, een bepaald soort den die alleen in de staat Californië voorkomt. Net als de boom dus een bijzondere chip, maar kunnen we er ook wat mee?
Dat blijkt allemaal niet zo eenvoudig. Om 72 qubits aan te kunnen sturen, is heel wat ram nodig, zo’n 67 miljoen gigabyte en dat is momenteel nog niet mogelijk. Wat wel mogelijk is op dit moment is het simuleren van een quantumcomputer van 46 qubits door gebruik te maken van een supercomputer. Als een quantumcomputer 49 qubits weet te gebruiken, dan is zogenaamde quantum supremacy bereikt. Dat laatste houdt in dat een quantumcomputer bepaalde berekeningen sneller kan doen dan een conventionele computer. Met de Bristlecore-processor hoopt Google dat te halen.
Simulatie
Ondanks dat een getal van 49 of 72 qubits vrij laag klinkt, is het weldegelijk een prestatie. Een supercomputer kan quantumberekeningen simuleren van één tot 46 qubits. Elke keer als er een simulatie-qubit bijkomt, verdubbelt ook de benodigde hoeveelheid intern geheugen. De berekening gaat als volgt: 2^(72-46) = 67.108.864. Zo veel ram kan vooralsnog niet in een supercomputer gestopt worden. Daarom hoopt Google die zogenaamde quantum supremacy over niet al te lange tijd te bereiken en daarmee supercomputers af kunnen troeven.
Dit laatste betekent wel dat berekeningen controleren op juistheid steeds lastiger tot vrijwel onmogelijk wordt. Een goede quantumcomputer moet qubits gebruiken met een lage foutmarge zodat de berekeningen niet fout gaan. Om daadwerkelijk ‘echtewereldproblemen’ op te lossen met quantumcomputers zijn overigens computers nodig met honderdduizenden tot miljoenen qubits en een foutmarge onder de 0,01 procent. Voordat we daar zijn, zijn we nog minstens enkele tientallen jaren bezig met onderzoek is het vermoeden.
Voor het kraken van veel oudere cryptografische systemen zijn vermoedelijk slechts enkele duizenden qubits nodig. Het gaat dan om bepaalde elliptische krommen.
Ontwikkelingen
Andere bedrijven die druk bezig zijn met quantumcomputers zijn onder andere IBM (zegt een processor met vijftig qubits te hebben) en Intel met een chip van 49 qubits. Ook Microsoft is druk bezig met onderzoek aan quantumcomputers en -simulaties, onder ander in samenwerking met Leo Kouwenhoven van de TU Delft.
Kan een Quantumcomputer een One Time Pad encryptie bericht oplossen?