Kwantumbit elektrisch te schakelen tussen opslag en bewerking

Schakelbare kwantumbits

De silicium/germaniumdraden (groen) liggen op de gouden draden die fungeren als poorten. Via elektrische pulsjes zijn de kwabits om te zitten van de stabiele opslagtoestand (blauw) naar de instabiele rekenstand (rood) (afb: Univ. van Bazel)

Het is me wat met die veelbelovende kwantum-computer. Bij stukjes en beetjes komt de echte kwantummachine tot stand, maar het zal waarschijnlijk nog wel jaren duren voor het ding werkelijk zijn fabelachtige (?) vermogens ten toon kan spreiden, zo dat al gaat gebeuren. Onderzoekers van, onder meer, de TU Eindhoven hebben nu kwantumbits gemaakt die elektrisch kunnen worden omgeschakeld van opslag- in bewerkingseenheden. Zo’n stukje, dus.
Kwantumbits zijn de elementen in een kwantumrekentuig waarmee informatie kan worden opgeslagen en verwerkt. Onderzoekers hebben nu een kwabit in elkaar gefabriekt die kan worden omgeschakeld van een stabiele, inactieve modus in een ‘rekenstand’. Met dat idee zou een groot aantal kwabits kunnen worden gecombineerd tot een krachtig rekentuig, stellen onderzoekers van de TU Eindhoven en de universiteit van Bazel (Zwi).
In vergelijking met digitale bits in onze computers zijn kwabits akelig instabiel. Ze verliezen gauw hun informatie en dat is natuurlijk niet erg handig voor een computer. Dat probleem oplossen is een van de vele opgaven waar kwantumcomputeronderzoekers voor zijn gesteld. Deze benadering zou een antwoord kunnen zijn.
De nieuwe kwabit zou in de trage, stabiele toestand informatie kunnen opslaan. Met een stroomimpuls zou die toestand zijn om te zetten in de veel minder stabiele maar ook veel snellere ‘rekenstand’.

In hun proefnemingen maakten de onderzoekers kwabits van spins van gaten, plekken waar geen elektronen zitten (waar die wel zouden moeten zitten) in een materiaal. Het ontgaat me hoe die gaten een spin kunnen hebben, maar dat schijnt zo te zijn. Die spins zouden net als bij klassieke bits twee toestanden hebben: 0 en 1.
Ze kunnen naar believen aan elkaar worden gekoppeld, bijvoorbeeld via lichtdeeltjes (fotonen). Dat zou wezenlijk zijn voor een kwantumcomputer. Je moet daarvoor afzonderlijke kwabits kunnen sturen en met elkaar verbinden. De opschaalbaarheid van zo’n systeem is van belang voor het vermogen om de fouten van het systeem te kunnen corrigeren.

Schakelaar

De gatenbits zijn met een elektrische schakelaar om te zetten in kwabits die op topsnelheid functioneren. “De spin is in een nanoseconde (eenmiljardste seconde; as) om te zetten”, zegt Dominik Zumb├╝hl van de universiteit van Bazel. “Dat maakt een miljard schakelingen per seconde mogelijk. Met die technologie benaderen we dus de kloksnelheid van de hedendaagse conventionele computer.”
Voor hun experimenten gebruikten de onderzoekers een nanodraad van silicium en germanium die gemaakt is bij de TU in Eindhoven. Die draden hebben een dikte (dunte) van zo’n 20 nm. Met zulke dimensies zouden in principe kwantumchips met miljoenen of zelfs miljarden kwantumbits mogelijk worden, denken de onderzoekers. Mij is niet geheel (of eigenlijk geheel niet) duidelijk of de opgeslagen info op de kwabits verloren gaat door dat schakelen of niet. Ik neem aan van niet anders is die hele operatie zinloos, maar mij is volstrekt onduidelijk hoe. Wordt, hopelijk, vervolgd…

Bron: EurekAlert

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.