Nieuwe doorbraak: schaalbare modulaire quantumcomputers met flexibele verbindingen en langeafstandsverstrengeling

AmsterdamRecente onderzoeken naar quantum computing hebben een praktische methode onthuld om grote quantumprocessors te maken. Quantumcomputers gebruiken eenheden genaamd qubits om informatie op te slaan en te verwerken. In tegenstelling tot gewone bits kunnen qubits meerdere staten tegelijk aannemen, wat berekeningen versnelt. Echter, een groot probleem bij quantum computing is het beheren van miljoenen qubits tegelijkertijd, wat zeer complexe elektronica vereist.

Een nieuwe studie van professor Vanita Srinivasa van de Universiteit van Rhode Island introduceert een systeem om quantumprocessoren uit te breiden. Het belangrijkste idee is om flexibele verbindingen te gebruiken om qubits over lange afstanden te koppelen. Deze methode maakt gecorreleerde quantumoperaties mogelijk, wat essentieel is om quantumcomputers krachtiger te maken dan traditionele computers.

Belangrijke Punten:

De Kamer debatteert over een controversieel wetsvoorstel dat betrekking heeft op belastingwijzigingen. Voorstanders beweren dat het nieuwe beleid de economische groei zal stimuleren en banen zal creëren. Tegenstanders zijn bezorgd dat het wetsvoorstel de ongelijkheid zal vergroten en de middenklasse onevenredig zwaar zal treffen. Het debat is hevig, met zowel politieke als maatschappelijke implicaties die een breed scala aan sectoren beïnvloeden.

• Quantumcomputers moeten elke qubit individueel aansturen bij verschillende frequenties.
• Het koppelen van meerdere qubits vereist doorgaans dat hun frequenties overeenkomen, wat onpraktisch wordt naarmate het systeem groeit.
• In het onderzoek wordt een methode geïntroduceerd om extra frequenties voor elke qubit te genereren door oscillatievoltages toe te passen.

In het voorgestelde systeem worden spinqubits in halfgeleiders gestuurd door eigenschappen zoals elektronspin en helpen ze informatieverlies te verminderen. In plaats van simpelweg meer qubits aan één array toe te voegen, suggereren onderzoekers een modulaire aanpak. Elk module is een kleine array van qubits die verbonden kunnen worden met langbereik verstrengelingsketens.

Lees ook:

Vandaag · 13:46

Nieuwe studie: hersenschuddingen verstoren hersenfunctie bij American footballspelers op de middelbare school

Een modulaire benadering biedt verschillende voordelen:

• Schaalbaarheid: Hiermee kunnen kwantumprocessors uitbreiden met modulaire units die door robuuste verbindingen gekoppeld zijn.
• Flexibiliteit: Diverse resonantievoorwaarden maken het eenvoudig om nieuwe qubits toe te voegen zonder frequenties te hoeven afstemmen.
• Robuustheid: Verminderde gevoeligheid voor fotonlekkage zorgt voor stabiele, langeafstandverbindingen tussen qubits.

De studie onderzocht spinqubits gebaseerd op quantum dots die via microgolf fotonen in supergeleidende holtes met elkaar interageren. Quantum dots vangen elektronen op in kleine gebieden binnen halfgeleiders, gestuurd door spanningen. Supergeleidende holtes bevatten grotere fotonen, die essentieel zijn voor de verbinding van qubits. Eerdere experimenten hadden moeite om de frequenties van qubits en fotonen te matchen voor resonantie, zelfs met slechts twee qubits.

Door oscillerende spanningen te gebruiken, wisten de onderzoekers de spins snel heen en weer te bewegen, waardoor er extra frequentiekeuzes voor elke qubit ontstonden. Dit maakte het eenvoudiger om de frequenties op elkaar af te stemmen. Hierdoor zijn er nu negen verschillende manieren om twee qubits te verbinden, wat de variëteit aan verstrengelingsoperaties die ze kunnen uitvoeren, verbeterde.

De methode toont veelbelovende mogelijkheden voor het creëren van modulaire quantumprocessors met halfgeleider qubits. De volgende stap is om deze ideeën toe te passen op echte quantumapparaten, met als doel huidige problemen op te lossen en praktische quantumprocessors te realiseren.