Onderzoekers brengen grootschalige quantumcomputers dichterbij

Abonneer je gratis op Techzine!

Een van de problemen bij quantumcomputers is nog altijd het uitbreiden daarvan. Naarmate het aantal qubits toeneemt, wordt het aansturen daarvan steeds ingewikkelder. Dat komt mede doordat het gaat om een exponentiële toename in computerkracht. Een oplossing voor deze problemen lijkt nu ontwikkeld te zijn.

Richard Versluis, principal scientist bij TNO, Leo DiCarlo, associate professor aan de TU Delft en postdoc Stefano Poletto, bedachten met hulp van collega’s van TNO, de TU Delft en Intel de oplossing. Hiervoor werd een control-methode uitevonden, die quantumberekeningen met foutencorrectie mogelijk maakt. Aan de basis hiervan staat een bouwblok van acht qubits, met een vaste set control hardware. Het basis bouwblok kan worden uitgebreid naar een willekeurig aantal qubits, zonder dat de control hardware hoeft te worden aangepast of uitgebreid.

Foutencorrectie

Met deze nieuwe methode wordt het mogelijk om foutencorrectie en logische operaties uit te voeren. Dit maakt de weg vrij maakt voor het uitvoeren van complexe algoritmes op een quantumcomputer. Om echt complexe quantumalgoritmes uit te kunnen voeren, zijn er miljoenen qubits nodig, die gezamenlijk de inherente instabiliteit van de qubits corrigeren.

Tot nu toe werden de control-systemen steeds groter en complexer naarmate het aantal qubits toenam. Dit is nog geen probleem voor experimentele quantum chips met een paar qubits, maar er waren nog geen concepten beschikbaar om duizenden of miljoenen qubits aan te sturen en foutencorrectie op de qubits mogelijk te maken.

Eén set hardware

De onderzoekers van QuTech, een samenwerking opgericht door de TU Delft en TNO, vonden een oplossing voor dit schaalbaarheidsprobleem voor supergeleidende qubits. Hun oplossing gebruikt een control-systeem ter grootte van een kleine boekenkast, om een basis bouwblok van acht qubits aan te sturen. Door die qubits op de chip te dupliceren, kan hetzelfde systeem een willekeurig aantal qubits individueel aansturen, en tegelijkertijd operaties uitvoeren die nodig zijn voor foutencorrectie.

Dat biedt computerprogrammeurs de mogelijkheid om quantumalgoritmes uit te voeren op een willekeurig aantal qubits. Het volgende doel bij QuTech is om deze methode inclusief foutencorrectie toe te passen op een quantumprocessor met 17 qubits. Dit zou het grootste aantal qubits ooit zijn waarop zowel individuele aansturing als foutencorrectie wordt toegepast.

Interessant is de ontwikkeling in elk geval wel en veelbelovend ook. Het is nu vooral wachten op het moment dat de grotere proeven uitgevoerd zijn en we zien of de technologie daadwerkelijk zo schaalbaar is als gedacht. Het volledige onderzoek is op deze link te lezen.