Australische wetenschappers hebben een horde genomen op weg naar bruikbare quantumcomputers. Belangrijke vooruitgang is geboekt bij het verkrijgen van controle over de qubits; een van de voornaamste ontbrekende puzzelstukjes.
Een team van de University of North South Wales (UNSW) te Sydney ontwikkelde een nieuwe manier om een magnetisch veld aan meerdere qubits tegelijk te leveren. De sleutel is een kristal-prisma die direct boven de silicium chip wordt geplaatst.
Echte rekenwonders
In quantumprocessoren wordt de informatie gecodeerd in de ‘spin’ van een elektron. Op- en neergaande spins vertegenwoordigen de eentjes en nulletjes. Dit wordt aangepast door een magnetisch veld. Meestal komt dit veld tot stand door draadjes die langs de qubits lopen. Dat werkt voor enkele tientallen qubits, maar voor echte rekenwonders zijn honderdduizenden, zo niet miljoenen qubits nodig. Het probleem is dat al die draadjes kostbare ruimte in de chip in beslag nemen. Bovendien wekken ze te veel warmte op, stellen de wetenschappers. In plaats van draden wordt nu een kristal-prisma gebruikt.
Deze diëlektrische resonator brengt een magnetisch veld tot stand dat een groot aantal qubits tegelijk bedient. Microgolven worden in dit prisma gericht, waarbij de golflengte nog kleiner wordt gefocust. Dit kan tot minder dan één millimeter. Daardoor ontstaat een magnetisch veld dat de spins van de qubits eronder regelt. Voordeel van deze methode is dat weinig warmte vrijkomt. Bovendien wordt de chip heel gelijkmatig bestreken. Daardoor ervaren miljoenen qubits allemaal hetzelfde niveau van controle.
De onderzoekers slaagden er met dit veld in om de toestanden van de individuele qubits om te draaien. De bits kunnen zo als een 1, 0 of beide bestaan. Gevolg is dat de verwerkingskracht van de computer drastisch toeneemt. Volgens de onderzoekers is nog wel werk nodig om de superpositie van de beide staten tegelijk te produceren, maar ze verwachten dat deze methode uiteindelijk de controle biedt over vier miljoen qubits tegelijk. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances. Er werd ook een video gepubliceerd ter verduidelijking:
