Elektrisch regelbare kwantumbits gemaakt

Kwantumpunt-triplet

Een chip van galliumarsenide met een elektrisch stuurbaar kwantumpunt, bestaand uit drie kwantumbits (onder). De grote rode punt is de uitleessensor (foto: onderzoekscentrum Jülich)


Er wordt veel beloofd als het over de kwantumcomputer gaat. Die wordt vaak als razendsnelle alleskunner gepresenteerd , maar is dat niet. Bovendien moet nog maar eens duidelijk worden hoe zo’n rekentuig in de gewonemensenwereld functioneren kan, want de kwantumwereld heeft kuren waar wij, aardlingen, niet goed mee kunnen omgaan. Zoals bekend (mag worden verondersteld) werkt de ‘normale’ computer met enen en nullen, de transistoren op een chip die aan (1) of uit (0) kunnen staan. Een kwantumcomputer werkt met kwantumbits, waarvan je niet weet welke kwantumpositie die hebben (dan komt vaak de kat van Schrödinger langs). De grote vraag is nog steeds hoe je die ongrijpbare kwantumdingetjes (het is allemaal erg nano) in de greep kunt houden om er uiteindelijk iets nuttigs mee te kunnen doen.
Die kwantumbits kun je op verschillende manieren realiseren. Een van die technieken om een kwantumbit te maken is het kwantumpunt, een soort potentiaalput voor, bijvoorbeeld, elektronen. Met die kwantumbits moet je kunnen rekenen en dus manipuleren. Met een enkel kwantumpunt is dat lastig, maar met een triplet (drie kwantumpunten, dus) zou dat allemaal veel makkelijker zijn was een voorspelling. Aan het onderzoekscentrum Jülich (Duitsland) is zo’n triplet gemaakt, waarmee het gelijk van de voorspelling zou zijn bewezen. Nou maar eens eindelijk een echte kwantumcomputer bouwen. De ontwikkeling begint een beetje op die van kernfusie te lijken: al jaren is de voorspelling dat we die over 50 jaar in de praktijk kunnen verwachten.

Bron: Alpha Galileo

Kwantumcomputer (weer) een stapje dichterbij

Er is volop activiteit op het gebied van kwantumcomputers, maar of die magische (en sterk overschatte) computer daarmee dichterbij komt, is nog maar de vraag. Nu weer kondigen onderzoekers van de Australische universiteit van New South Wales aan dat ze een werkende kwantumbit hebben gefabriceerd van een enkele atoomkern. Zo’n kern draait, linksom of rechtsom. Die zogeheten kernspin heeft dus twee posities (+ en – of 1 en 0). Dat lijkt op de ‘ouderwetse’ computer, met dat verschil dat de kwantumwereld een bijzonder vreemde is. In die wereld kan de spin én + én – zijn, de zogeheten superpositie.
Toch blijk je met die onzekerheid een ‘kwantumhardeschijf’ te kunnen bouwen (want daar gaat het hier eigenlijk om). Om die kwantumbit uit te lezen gebruikten de Australiërs kernspinresonatie; een techniek die al langer in gebruik is bij chemici, maar sinds de introductie in de medische techniek (MRI) ook bij de gewone aardbewoner bekend is. Met die techniek manipuleerden ze de afzonderlijke kwantumbits (fosforkernen) bedoeld om het opslaan van gegevens na te bootsen en het weer uitlezen van die gegevens. “We bereikten een uitleesbetrouwbaarheid van 99,8%”, stelt hoogleraar Andrew Dzurak. Die gerealiseerde nauwkeurigheid is even hoog als bij wat tot nu toe als de ideale kwantumbit wordt beschouwd: de ionval, een atoom in een elektromagnetische ‘val’ in een vacuümkamer, waarvoor in 2012 de Nobelprijs voor de natuurkunde werd uitgereikt.

Prof.Dzurak, student Jarryd Pla en Andrea Morello bij hun apparatuur

“Onze kwantumbit is even nauwkeurig als de ionvalqubit, maar je hebt geen vacuümkamer nodig en alles is te doen met de siliciumtechnologie zoals die nu gebruikelijk is”, zegt Dzuraks collega-onderzoeker Andrea Morello. Volgens de onderzoekers zou de gebruikte techniek volledig ongevoelig zijn voor verstoringen van buitenaf, een nogal hachelijk punt in de kwantumtechnologie.
De kernspinbits zijn vooral geschikt voor de opslag van gegevens, zo denken de onderzoekers. Voor het rekendeel van de kwantumcomputers komen kwantumbits die werken met de draaiing van elektronen (elektronspins) eerder in aanmerking, zo is hun verwachting. Eerder berichten de Australische onderzoekers, die samenwerken met de universiteit van Melbourne, over de ontwikkeling van een elektronspinkwantumbit. De Australische onderzoekers, die de kwantumbits in ‘eigen huis’ vervaardigen, werken aan de verbetering van de nauwkeurigheid door nog zuiverder silicium te gebruiken.
Dat is mooi, maar voorlopig is die kwantumcomputer er nog niet…

Bron: Eurekalert