Een team van natuurkundigen van de Yale-universiteit heeft voor het eerst een kwantumprocessor gebouwd op een chip. Professor Hans Mooij, die aan de TU Delft onderzoek doet binnen hetzelfde vakgebied: ‘Kwantumprocessoren, bijvoorbeeld op basis van ionen, bestonden tot nu toe uit enorme opstellingen. Dat betekent een hoop gedoe. Deze processor is de eerste werkende kwantumcomputer die is gebouwd op basis van lithografische technieken zoals de we die al kennen uit de chipindustrie.’
De schakeling die het team onder leiding van Leonardo DiCarlo bouwde bestaat uit twee qubits. De qubits zijn geëtst in een dunne laag supergeleidend alumium, die bovenop een laag silicium ligt. Qubits zijn vergelijkbaar met de bits in een normale computer. Ze maken echter krachtiger berekeningen mogelijk dan conventionele bits.
Toch vormt de opstelling van het Yale-team nog lang geen concurrentie voor de huidige generatie computers, weet ook onderzoeksleider DiCarlo. Zijn schakelingen werken alleen als deze afgekoeld zijn tot even boven het absolute nulpunt van -273 °Celcius, zo vertelt hij op de website van wetenschappelijk tijdschrift Nature. De kwantumprocessor van het Yale-team voerde onder andere een zoek-opdracht uit binnen een database. DiCarlo: ‘We hebben een heel eenvoudige kwantumprocessor gemaakt. Het is absoluut nog geen computer.'
Mooij: ‘Een zoek-algoritme draaien op twee qubits is praktisch gezien natuurlijk onzin, maar toch is dit een belangrijke stap.' De professor is er zeker van dat de kwantumcomputer er ooit zal komen. In welke vorm is nu nog onduidelijk. ‘Toepassingen van natuurkundige vindingen komen altijd uit een andere hoek dan voorzien.'
Ook in Delft wordt onderzoek gedaan naar kwantumrekenen op silicium. Mooij: ‘Ze zijn ons deze keer net voor geweest.'
Kwantumrekenen
In de kwantumwereld kunnen twee elektronen met elkaar verstrengeld zijn, waardoor een meting van het ene elektron ogenblikkelijk de toestand van het andere elektron vastlegt, en omgekeerd. Deze eigenschap ligt aan de basis van het ontwerp van een kwantumcomputer. In een kwantumcomputer stelt een ‘qubit' zowel de 0 als de 1 tegelijk voor.
Door deze eigenschap kunnen we veel sneller rekenen met kwantumdeeltjes dan mogelijk is met gewone bits. Hoeveel winst die exponentieel versnelde rekenkracht oplevert, maakte Vandersypen in 2006 aan Computable duidelijk aan de hand van een voorbeeld: ‘Je hoeft maar zo'n twintig qubits toe te voegen aan een kwantumcomputer om een berekening te kunnen uitvoeren die een miljoen keer ingewikkelder is. Met een kwantumcomputer kun je in principe berekeningen uitvoeren die op een klassieke computer langer duren dan de bestaansduur van het universum.'
Het gaat steeds mooier worden onder de ict moterkap 🙂