Elektronspin van het ‘bitelektron’ wordt gemeten door die van een buurelektron (rood) te meten (afb: RIKEN)

Een groep RIKEN-onderzoekers in Japan hebben een huzarenstukje uitgehaald. Ze hebben de elektronspin van een kwantumstip gemeten zonder die te verstoren. Dat is zo bijzonder omdat in die rare kwantumwereld de meting van een toestand die kwantumtoestand verandert. Die prestatie zou de komst van het kwantumrekentuig weer een stap dichterbij brengen, dunkt me.Helemaal begrijpen doe ik het overigens niet. Ik waarschuw je maar vast.
Kwantumrekentuigen zijn toch al lastige klanten omdat ze grote problemen hebben met stabiliteit en daarbij helpt het ‘rumoer’ in de omgeving van zo’n computer een handje mee. Inmiddels zijn er kwantumbits op basis van een elektronspin in silicium gemaakt die redelijk stabiel zijn, maar om die te meten is nog steeds een brug te ver en dat heb je nodig om fouten te kunnen corrigeren. De spintoestand is te meten door die in silicium om te zetten in lading(sverdeling), maar hier is meten geen weten, maar de meting verstoren.
Toch zijn de RIKEN-onderzoekers erin geslaagd ongestoord te meten. Daarbij maakten ze gebruikt van een zogeheten Ising-interactiemodel. Dat ferromagnetismemodel kijkt hoe elektronspins zich op elkaar afstemmen, waardoor het materiaal ook daadwerkelijk (macro)magnetische eigenschappen krijgt. Ze droegen de informatie over de spin (twee toestanden: op of neer) van een elektron in de kwantumstip (bit) over op een naburig elektron met behulp van een conventionele methode (?), zodat ze het elektron op de kwantumstip ongemoeid lieten.
Ik ben een grote leek op dit (en elk ander) terrein en vraag me onmiddellijk af of de roemruchte verstrengeling tussen deeltjes hier dan geen rol in speelt. Als beide deeltjes verstrengeld zijn dan zou de meting niet alleen de spin van het buurelektron veranderen maar ook die van het elektron op de kwantumstip (die in feite dient als bit). Dan heb je alleen maar het probleem verplaatst (denk ik dan)? En hoe breng je ‘informatie’ over van het ene elektron op het andere? Ik vraag maar (en verwacht geen antwoord).

99% zekerheid

“Hierdoor verliep de meting met een zekerheid van 99% storingsvrij”, zegt onderzoeker Seigo Tarucha. “Door herhaald meten behaalden we een uitleesnauwkeurigheid van 95%. In theorie zou die kunnen worden verhoogd tot 99,6% en daar werken we aan.” De onderzoekers combineren dit werk met de ontwikkeling van een- en tweebitspoorten. “In principe kunnen we een hele reeks foutongevoelige kwantumsystemen bouwen op silicium.”

Ik leek zit dan weer met een probleem. Zelfs als die 99,6% haalbaar is heb je nog steeds een foutmarge van 0,4% per kwantumbit. Als je dan een hele serie kwantumbits gebruikt dan wordt de uiteindelijk fout aanzienlijk (volgens mij, maar zeg me al het niet klopt: 0,996*0,996*0,966… enzovoort voor elke kwantumbit).

Bron: EurekAlert