Recordbrekende quantumcomputer met meer dan 1.000 qubits

Het Amerikaanse bedrijf Atom Computing creëert de eerste quantumcomputer met 1.180 qubits, waarmee de nauwkeurigheid van de machine kan worden verbeterd.

De grootste quantumcomputer ooit gebouwd door Atom Computing. Foto: Atom Computing — De grootste quantumcomputer ooit gebouwd door Atom Computing. Foto: *Atom Computing*

's Werelds eerste quantumcomputer heeft meer dan twee keer zoveel quantumbits (qubits) als de vorige wereldrecordhouder, IBM's Osprey (433 qubits). Hoewel meer qubits niet per se betere prestaties betekenen, is een groot aantal qubits essentieel voor toekomstige foutloze quantumcomputers, in tegenstelling tot de huidige lawaaierige onderzoeksmachines. De grootste quantumcomputers, zoals die van IBM en Google, maken gebruik van supergeleidende circuits die tot extreem lage temperaturen worden gekoeld. Maar de recordbrekende machine van de Californische startup Atom Computing heeft 1180 qubits, met neutrale atomen die door lasers in een tweedimensionaal rooster op hun plaats worden gehouden, meldde New Scientist op 24 oktober.

Een voordeel van dit ontwerp is dat het systeem eenvoudig kan worden opgeschaald en er meer qubits aan het netwerk kunnen worden toegevoegd, aldus Rob Hays, CEO van Atom Computing. Elke bruikbare toekomstige quantumcomputer die foutloos is (een eigenschap die fouttolerantie wordt genoemd) heeft minstens tienduizenden foutcorrigerende qubits nodig die parallel aan de programmeerqubit werken.

"Als we opschalen naar tientallen qubits, zoals de meeste supergeleidende en ionenvalsystemen tegenwoordig doen, duurt het heel lang voordat we het tijdperk van fouttolerante machines bereiken. Met de neutrale atoomaanpak kunnen we daar veel sneller komen", legt Hays uit. Volgens hem streeft het Atom Computing-team ernaar om het aantal qubits in de machine elke twee jaar met een factor tien te verhogen.

In tegenstelling tot conventionele computerbits, die 1 of 0 zijn, zijn qubits diverser, met een scala aan verschillende eigenschappen, afhankelijk van hoe ze zijn gemaakt. Neutrale atomen zijn beter geschikt voor kwantumverstrengeling, een vreemd kwantumeffect waarbij twee qubits met elkaar verbonden zijn en elkaar zelfs over grote afstanden kunnen beïnvloeden. Ze zijn ook stabieler. De qubit in de computer van Atom Computing voorkomt dat de kwantumtoestand instort, waardoor er bijna een minuut lang sprake is van fouttolerantie. Ter vergelijking: de Osprey-computer van IBM heeft een qubitbindingstijd van slechts 70 tot 80 microseconden.

De lange coherentietijd is afkomstig van het ytterbiumatoom dat Hays en zijn collega's als qubit gebruikten. De meeste neutrale atoommachines gebruiken de elektronen van het atoom als kwantumelementen om berekeningen uit te voeren, maar deze worden gemakkelijk verstoord door de krachtige lasers die ze op hun plaats houden. Met ytterbium konden de onderzoekers profiteren van een kwantumkenmerk van de atoomkern, genaamd spin (het intrinsieke impulsmoment van het deeltje), dat minder gevoelig is voor verstoring. Volgens Atom Computing-onderzoeker Ben Bloom interageert de kern niet zo sterk met zijn externe omgeving als het elektron.

Omdat qubits zoveel verschillende eigenschappen hebben, is het moeilijk om ze tussen verschillende machines te vergelijken. Bloom zei echter dat de machine van Atom Computing dezelfde rekenkracht heeft als de computer van IBM. Het team hoopt de computer volgend jaar beschikbaar te stellen aan klanten voor cloudcomputingtoepassingen.

An Khang (volgens New Scientist )

Bronlink