Onderzoekscentrum Imec en het Australische bedrijf Diraq hebben, naar eigen zeggen, een belangrijke stap gezet in de ontwikkeling van quantumcomputers. Ze geven aan dat siliciumgebaseerde quantumdot-qubits, geproduceerd met industriële chiptechnologie, berekeningen kunnen uitvoeren met een nauwkeurigheid die tot nu toe enkel in gespecialiseerde labo’s werd bereikt.
De resultaten, gepubliceerd in Nature, gelden volgens de onderzoekers als een doorbraak omdat ze bevestigen dat bestaande halfgeleiderprocessen geschikt zouden zijn voor de productie van betrouwbare qubits.
Wat maakt quantumcomputers bijzonder?
Nog even herhalen: quantumcomputers verschillen fundamenteel van klassieke computers. Waar bits slechts een waarde 0 of 1 aannemen, kunnen qubits in een superpositie verkeren en dus beide toestanden tegelijk vertegenwoordigen.
Dit maakt het mogelijk om bepaalde berekeningen veel sneller uit te voeren. Het grootste obstakel is echter de stabiliteit: qubits verliezen gemakkelijk hun toestand door externe ruis, waardoor berekeningen foutief worden.
Van labo naar industriële productie
Tot nu toe slaagden wetenschappers er vooral in om qubits van hoge kwaliteit te bouwen in onderzoeksomgevingen, vaak als unieke prototypes. De vraag of zulke prestaties ook haalbaar zijn met industriële fabricagetechnieken bleef onbeantwoord.
Volgens Imec en Diraq verandert dat nu. Hun silicium spin-qubit-apparaten zouden een systematische nauwkeurigheid van meer dan 99 procent halen bij bewerkingen met één en twee qubits. Het voorbereiden en uitlezen van de qubits gebeurde volgens de onderzoekers zelfs bijna foutloos, met een betrouwbaarheid boven 99,9 procent.
Silicium als troef
De resultaten maken silicium spin-qubits volgens Imec en Diraq een kansrijke bouwsteen voor de toekomstige quantumcomputer. Silicium biedt bovendien een praktisch voordeel: het is dezelfde technologie waarop de chipindustrie al decennia lang vertrouwt.
Dankzij de nanoschaal van quantumdots kunnen er in principe miljoenen qubits op één chip geïntegreerd worden. Zo’n schaal is nodig om toepassingen mogelijk te maken zoals de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen of het modelleren van complexe natuurkundige processen.
Volgens Imec en Diraq is dit nog maar een begin. Omdat de meeste fouten voortkomen uit variaties in het gebruikte siliciummateriaal, verwachten de onderzoekers dat verdere optimalisatie de betrouwbaarheid nog kan verhogen. Maar of deze aanpak ook daadwerkelijk leidt tot grootschalige, commercieel inzetbare quantumchips, zal pas de komende jaren duidelijk worden.
