Australische onderzoekers ontwierpen een blauwdruk voor een kwantumchip op silicium (afb: Science Advances)
De kwantumcomputer blijft de (ook mijn) aandacht trekken. Wanneer komt dat (gedachte) wonderapparaat eindelijk uit de steigers? Nu schijnen Australische onderzoekers een ruimtelijke chiparchitectuur te hebben bedacht voor een kwantumchip van kiezel (silicium). De kwantumbits daarin bestaan uit afzonderlijke atomen. Het ontwerp zou de basis moeten zijn voor een heuse kwantumcomputer.
Onderzoekers van het Australische centrum voor kwantumcomputers en communicatietechnologie (CQC2T), dat gehuisvest is in de universiteit van New South Wales, hebben al eens gedemonstreerd hoe je atoomchips zou kunnen maken en hoe je op kiezel de elektron- of kernspins van fosforatomen kunt gebruiken als kwantumbits, de ‘rekeneenheden’ van een kwantumcomputer. Een van de (vele) problemen die de verwezenlijking van de kwantumcomputer in de weg staan is de architectuur, waarbij je kwantumbits parallel stuurt in een raster van duizenden kwantumbits, terwijl je constant corrigeert voor de kwantumfouten in de berekeningen. Nu hebben de Australiërs dus hun ontwerp geopenbaard. “We hebben bewezen dat we componenten van silicium op atoomschaal kunnen maken en zijn bezig geweest met het ontwerp van volledige architectuur die met foutprotocols kan werken, zodat je een opschaalbaar, praktisch systeem krijgt van grote aantallen kwantumbits”, zegt onderzoekster Michelle Simmons, directeur van het CQC2T. “Het mooie hiervan is dat het je een doel geeft. We weten precies wat we moeten doen om daar te komen.”
Bij het ontwerpen zijn de onderzoekers uitgegaan van een rij kwantumbits, vervolgens een raster van kwantumbits, dat minder gevoelig is voor fouten en uiteindelijk werd die laag gesandwicht tussen twee lagen met de bedrading. Als je op een aantal draden spanning zet, dan kunnen meer kwantumbits tegelijk parallel gestuurd worden, bij het uitvoeren van een reeks bewerkingen, terwijl veel minder sturing nodig is. In deze opzet zou je de fouten sneller kunnen corrigeren dan ze ontstaan, beweren de onderzoekers. “Onze Australische groep heeft de beste siliciumkwantumbits ontworpen ter wereld”, zegt Lloyd Hollenberg van de universiteit van Melbourne en onderdirecteur van het CQC2T bescheiden. “Voor een volwassen kwantumcomputer heb je echter meer nodig dan veel kwantumbits. We moeten ze kunnen sturen zodat de fouten kwantummechanisch worden gecorrigeerd. Wij ontwikkelden een blauwdruk die uniek is voor een systeem van silicium om een volwassen kwantumcomputer te bouwen.” De onderzoekers verwachten dat hun ontwerp een dichte pakking oplevert van de kwantumbits en een parallel proces dat essentieel is voor een kwantumcomputer. Uiteindelijk is het doel om de boel op te hogen naar miljoenen kwantumbits die nodig geacht worden voor een goed functionerende kwantumcomputer. En nu nog bouwen, dames en heren.
Bron: EurekAlert