Thomas Dalton
0 
1376
242
Wetenschappers hebben het grootste en meest complexe kwantumcomputernetwerk tot nu toe gemaakt, waarbij ze 20 verschillende verstrengelde kwantumbits of qubits hebben gekregen om met elkaar te praten.
Het team was toen in staat om de informatie uit al die zogenaamde qubits uit te lezen en zo een prototype van kwantum "kortetermijngeheugen" voor de computer te creëren. Hoewel eerdere inspanningen grotere groepen deeltjes in ultrakoude lasers hebben verstrengeld, is dit de eerste keer dat onderzoekers kunnen bevestigen dat ze zich inderdaad in een netwerk bevinden..
Hun studie, gepubliceerd op 10 april in het tijdschrift Physics Review X, tilt kwantumcomputers naar een nieuw niveau en komt dichter bij het zogenaamde 'kwantumvoordeel', waar qubits beter presteren dan de klassieke bits van op siliciumchips gebaseerde computers, aldus de onderzoekers..
Van bits tot qubits
Traditioneel computergebruik is gebaseerd op een binaire taal van 0'en en 1'en - een alfabet met slechts twee letters, of een reeks globes die naar de noord- of zuidpool zijn omgedraaid. Moderne computers gebruiken deze taal door de stroom van elektriciteit door metalen en siliciumcircuits te sturen of te stoppen, de magnetische polariteit om te schakelen of door andere mechanismen te gebruiken die een dubbele 'aan of uit'-status hebben.
Kwantumcomputers gebruiken echter een andere taal - met een oneindig aantal "letters".
Als binaire talen de noord- en zuidpool van de globes gebruiken, dan zou quantum computing alle punten daartussen gebruiken. Het doel van quantum computing is om ook al het gebied tussen de polen te gebruiken.
Maar waar kan zo'n taal worden geschreven? Het is niet alsof je kwantummaterie kunt vinden in de ijzerhandel. Dus het team heeft calciumionen gevangen met laserstralen. Door deze ionen met energie te pulseren, kunnen ze elektronen van de ene laag naar de andere verplaatsen.
In natuurkunde op de middelbare school stuiteren elektronen tussen twee lagen, zoals een auto van rijstrook verandert. Maar in werkelijkheid bestaan elektronen niet op één plaats of op één laag - ze bestaan in veel tegelijk, een fenomeen dat bekend staat als kwantumsuperpositie. Dit vreemde kwantumgedrag biedt een kans om een nieuwe computertaal te bedenken - een taal die oneindig veel mogelijkheden gebruikt. Terwijl klassieke computers bits gebruiken, worden deze calciumionen in superpositie kwantumbits of qubits. Terwijl in het verleden dergelijke qubits eerder waren gemaakt, is de truc om een computer te maken, deze qubits met elkaar te laten praten.
"Al deze individuele ionen alleen hebben, is niet echt iets waar je in geïnteresseerd bent", vertelde Nicolai Friis, eerste auteur van de krant en senior onderzoeker aan het Instituut voor Quantum Optica en Quantum Informatie in Wenen. "Als ze niet met elkaar praten, kun je er alleen maar een heel dure klassieke berekening mee doen."
Pratende stukjes
Om de qubits "aan het praten" te krijgen, was in dit geval een andere bizarre consequentie van de kwantummechanica gebruikt, namelijk verstrengeling. Verstrengeling is wanneer twee (of meer) deeltjes op een gecoördineerde, afhankelijke manier lijken te werken, zelfs wanneer ze over grote afstanden van elkaar gescheiden zijn. De meeste experts denken dat verstrengelde deeltjes de sleutel zullen zijn als quantum computing-katapulten van laboratoriumexperiment naar computerrevolutie.
"Twintig jaar geleden was de verstrengeling van twee deeltjes een groot probleem", vertelde co-auteur Rainer Blatt, een natuurkundeprofessor aan de Universiteit van Innsbruck in Oostenrijk. "Maar als je echt een quantumcomputer gaat bouwen, moet je niet met bijvoorbeeld vijf, acht, 10 of 15 qubits werken. Uiteindelijk zullen we met heel veel meer qubits moeten werken."
Het team slaagde erin om 20 deeltjes met elkaar te verstrengelen in een gecontroleerd netwerk - nog steeds een echte kwantumcomputer te kort, maar het grootste dergelijke netwerk tot nu toe. En hoewel ze nog steeds moeten bevestigen dat alle 20 volledig met elkaar verstrikt zijn, is het een stevige stap naar de supercomputers van de toekomst. Tot op heden presteerden qubits niet beter dan klassieke computerbits, maar Blatt zei dat dat moment - vaak het kwantumvoordeel genoemd - eraan komt.
"Een kwantumcomputer zal klassieke computers nooit vervangen; hij zal er iets aan toevoegen", zei Blatt. "Deze dingen kunnen worden gedaan."
Oorspronkelijk gepubliceerd op .