Zo ziet een optische kwantumcomputer er in het lab uit (afb: DTU)

Doorbraken. Als ik iets haat zijn het doorbraken, of althans vindingen of gebeurtenissen die doorbraken zouden zijn. Vaak is het irritante Haagse bluf. De Deense technische universiteit (DTU) zegt een doorbraak bereikt te hebben in de ontwikkeling van optische kwantumrekentuigen. Het ding is universeel, werkt bij kamertemperatuur (anders dan vele types kwantumcomputers, opschaalbaar en de gebruikte technologie sluit aan bij de standaardtechnieken in de hedendaagse optica. God, wat wil een mens nog meer?
Tot nu toe wordt de (lange) weg naar de kwantumcomputer nog vooral beheerst door technieken met supergeleiding en dus lage temperaturen behoeven. De DTU-onderzoekers denken dat voor de optische variant met hun ontdekkingen een goede toekomst is weggelegd. De onderzoekers hebben zich niet beperkt tot onderdelen van een kwantumrekentuig, maar hebben zich beziggehouden met het hele ding.
Hoewel hun rekentuig qua opzet heel anders in elkaar steekt dan de digitale, zijn er toch wel overeenkomsten. Zo werkt hun kwantumcomputer ook met bits en maakt gebruik van poorten om opdrachten (algoritmes) te kunnen uitvoeren. “Onze demonstratie van een universeel poortenstelsel is absoluut wezenlijk”, zegt Mikkel Vislbøll Larsen. “Dat betekent dat een willekeurig algoritme kan worden uitgevoerd op ons platform als je dat maar de juiste invoer geeft, namelijk optische kwantumbits. Het rekentuig is volledig programmeerbaar.”

Tot nu toe krijgen we van alle kanten verhalen te horen over de geweldige ontwikkelingen op dit terrein, maar van de beloofde ‘almachtige’ computer is, voor zover ik weet, nog nergens nog sprake. Een groot probleem is het opschalen van het aantal kwabits op een processor (eventueel gecombineerd met geheugen), zonder dat ze elkaar in de weg gaan zitten.
“In theorie is er geen verschil tussen een kwantumcomputer die is gebaseerd op licht of die werkt met supergeleiding”, zegt Jonas Neergaard-Nielsen. “Er is wel een groot praktisch verschil. Kwantumcomputers gebaseerd op supergeleiding zijn beperkt in het aantal kwabits op een processor. Met ons systeem creëer je elke keer weer kwantumbits die je mechanisch verstrengelt (onderling ‘verbindt’; as). Daar werken we mee. Dat betekent dat deze techniek makkelijk opschaalbaar is.”

Supergeleiding is prachtig, maar vereist nog steeds lage temperaturen (de term hogetemperatuursupergeleiding is nogal misleidend). Optische systemen vereisen geen dure koeling. Neergaard: “Daardoor kunnen we dit systeem ook direct aansluiten op het toekomstige internet zonder verbindingsproblemen.”

Mijlpaal

Als hun vorige mijlpaal beschouwen de onderzoekers het onderzoek dat in 2019 werd gepubliceerd. In dat artikel beschreven ze de basisstructuur voor een optische kwantumcomputer met meer dan 30 000 verstrengelde lichttoestanden. Eerder dit jaar ontwikkelden ze een theoretisch raamwerk voor de foutcorrectie voor hun systeem (kwantumcomputers moeten door de wankele kwantumtoestanden constant fouten corrigeren; as).

Hoogleraar Ulrik Andersen zegt trots te zijn op het tot nu toe bereikte resultaat, maar stelt dat hun ambities verder reiken. “We weten nu hoe we onze techniek op een chip krijgen en hoe we fouten kunnen corrigeren. We hebben onze contacten in het onderzoekveld evenals contacten met bedrijven.” Kortom: wat de DTU-ers betreft kan de (optische) kwantumcomputers de sprong naar de markt wagen. We wachten het rustig af, want er is al vaker grootspraak verkondigd….

Bron: Alpha Galileo