Microsoft is hard op weg met de ontwikkeling van een topologische quantum computer. Onlangs wist de techgigant een belangrijke technologische hindernis te nemen door het produceren van zogenoemde ‘majorana nodes’ en een speciale ‘topologische supergeleidingsfase’.

Microsoft is al langere tijd bezig met het ontwikkelen van quantum computers en aanverwante toepassingen als quantum internetverbindingen. Onder meer bij de Technische Universiteit in Delft wordt hieraan gewerkt.

De techgigant is ook op andere plaatsen in de wereld druk bezig met het ontwikkelen van een quantum computer of zelfs de opvolger daarvan; de topologische quantum computer. Deze laatste soort quantum computer is theoretisch sneller en meer betrouwbaar dan bestaande quantum-technologie.

Huidige quantum computers zouden nog te veel fouten maken in berekeningen en daardoor weinig praktisch nut hebben. Deze fouten worden vaak door de benodigde qubits veroorzaakt. Zij verwijderen onbedoeld met enige regelmaat informatie verwijderen of veranderen deze. Hierdoor is het verwerken van data een lastig proces, als het duidelijk is dat deze data op enig moment op een onverwachte manier kan worden veranderd. Met zogenoemde topologische quantum computing wil Microsoft de fouten voorkomen. Hierdoor kan de quantum technologie veel beter complexe berekeningen uitvoeren.

Majorana zero-nodes en supegeleidingsfase

Voor een topologische quantum computers zijn zogenoemde ‘quasi-deeltjes of Majorana zero-nodes’ nodig. Een quasi-deeltje is een natuurkundige toestand die bepaalde gelijkenissen met een deeltje, zoals een elektron of een atoom, heeft, maar toch geen deeltje is.

De techgigant is er nu in geslaagd een manier te vinden die deze Majorana zero-nodes produceert. Dit is een belangrijke stap naar de ontwikkeling van een toplogische quantum computer. Daarnaast heeft Microsoft ook een manier gevonden voor het leveren van een andere natuurkundige eigenschap, de ‘toplogische supergeleidingsfase met behulp van Majorana zero-nodes. Deze fase is een eigenschap van specifieke supergeleidende materialen onder bepaalde condities. Hiermee kan data in een topologische quantum computer worden verwerkt.

Speciaal device onder extreem koude temperaturen

Ee quasi-deeltjes en de supergeleidende fase werden door een speciaal device geproduceerd. Dit device combineert een halfgeleider met supergeleidende materialen in een industriële ‘ijskast onder extreem koude temperaturen. De temperaturen liggen dicht bij het absolute nulpunt. De techgigant heeft meerdere versies van dit device gebouwd voor het testen van de ontwikkelde technologie.

Voor het meten van de effectiviteit van het device, werd een bepaalde eigenschap van de hardware gebruikt; de zogenoemde ‘technological gap’. Deze eigenschap is een indicator van hoe betrouwbaar data kan worden verwerkt.

Ontwikkeling topologische qubits

De onderzoekers van Microsoft zien de ontwikkelingen rondom de Majorana zero-nodes en de ontwikkelde supergeleidingsfase als een belangrijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van een werkende topologische quantum computer. De volgende stap die de specialisten in dit proces is het maken van ‘topologische qubits’.

Een grote hoeveelheid van deze topologische qubits moet daarna bij elkaar worden gevoegd en zo een topologische quantum computer vormen. Uiteindelijk verwacht de techgigant meer dan een miljoen qubits op een enkele chip te kunnen plaatsen.

Tip: Microsoft wil met quantum computing bijdragen aan een betere wereld

Lees meer