Het idee van de pendelende ionen. De kwantumpoorten staan er niet op (afb: Nature)
Onderzoekers van Honeywell zouden een kwantumcomputer gebouwd hebben met microchips, waarbij het rekenwerk wordt gedaan door pendelende ionen. Het rekentuig zou uitstekend functioneren en zou ook goed opgeschaald kunnen worden. Moeten we nu geloven dat de kwantumcomputer echt bestaat en er aan komt?
Kwantumtechnologie met gevangen ionen zou zich al bewezen hebben. Zo zouden met die gevangen ionen kwantumpoorten zijn gemaakt, de bouwstenen van een kwantumrekentuig. Die ‘ioncomputers’ zouden de grootste nauwkeurigheid hebben van alle kwantumtechnieken. Je hebt er een geen koelsystemen voor nodig tot in de buurt van het absolute nulpunt (-273°C). Het was alleen nog onzeker of je die techniek kon opschalen naar duizenden kwantumbits. Dat dat kan zouden die Honeywellers nu hebben bewezen (aannemelijk gemaakt) en dat met een architectuur die is gebaseerd op het pendelen van ionen onder invloed van spanningsverschillen (zo begrijp ik het).
Koelen tot bijna 0 K is niet erg praktisch, al maken die kwantumsystemen wel gebruik van de ‘handige’ microchips. Systemen met gevangen ionen zijn wel nauwkeuriger, maar het aantal kwantumbits dat daarmee bereikt is, is nooit hoger dan vijftien geweest en dat is een beetje erg mager om de (gedachte) supermogelijkheden van kwantumrekenen te bereiken.
Juan Pino en zijn collega’s beschrijven hoe je zo’n computer kunt bouwen, compleet met microchips. Ze gebruikten daarbij een microchiptechniek die lijkt op een bekende techniek (CCD).
Ze schijnen niet de eersten daarmee te zijn maar wel het verst gevorderd. In een andere architectuur met gevangen ionen met microchips wordt een laser gebruikt om de toestand van afzonderlijke ionen in een keten van gevangen ionen te manipuleren.
In het systeem van Pino et. al. pendelen de ionen over het oppervlak van de microchip onder invloed van spanningsverschillen via bepaalde trajecten. Het rekenen bestaat dan uit een reeks van dergelijke pendeltochten in samenwerking met kwantumpoorten. Bij die kwantumpoorten worden overigens wel lasers gebruikt.
Fouten
Het is heel vervelend, maar fouten worden door kwantumrekentuigen nogal makkelijk gemaakt. Het aantal kwantumbits dat je kunt gebruiken wordt beperkt door de grootte van de fouten van elke bit. De onderzoekers bepaalden het aantal op 6 kwantumbits, maar honderden of zelfs duizenden (en meer) op een microchip zou tot de mogelijkheden behoren volgens hun CCD-ontwerp.
De onderzoekers demonstreerden een hele gereedschapskist aan mogelijkheden van hun kwantumrekentuig. Zo konden ze de ionen allerlei pendeloperaties laten uitvoeren. Nature spreekt over een indrukwekkende prestatie van Pino en de zijnen en het zou wel eens kunnen zijn dat nu eindelijk het kwantumcomputertijdperk van start gaat. We zullen het gauw genoeg zien (en merken).
Bron: Nature