Doorbraak in quantumcomputers door Chalmers-onderzoekers: sneller, betrouwbaarder en minder foutgevoelig.

AmsterdamOnderzoekers van de Chalmers Technische Universiteit in Zweden hebben een nieuw systeem ontwikkeld dat een belangrijk probleem in de kwantumcomputing oplost. Huidige kwantumsystemen kunnen ofwel complexe taken goed uitvoeren maar zijn lawaaierig en foutgevoelig, of ze zijn stabiel maar slecht in berekeningen. Deze nieuwe oplossing vermindert dit probleem, wat resulteert in betrouwbaardere en duurzamere kwantumcomputers.

Quantumcomputers gebruiken qubits, die door superpositie tegelijkertijd 1 en 0 kunnen zijn. Echter, qubits zijn gevoelig voor fouten door elektromagnetische storingen en magnetische schommelingen, wat de operationele tijd van quantumcomputers beperkt. Om complexe problemen op te lossen, moeten onderzoekers effectief omgaan met quantumtoestanden. Een belangrijke uitdaging hierbij is dat systemen die goed zijn in foutcorrectie en langdurige werking, vaak moeite hebben met het beheersen van quantumtoestanden en vice versa.

Onderzoekers aan de Chalmers Universiteit hebben een nieuw systeem ontwikkeld dat in staat is om complexe taken op een kwantumsysteem met meerdere toestanden veel sneller uit te voeren dan voorheen mogelijk was.

Belangrijke kenmerken van het Chalmers-systeem zijn:

• Snel uitvoeren van complexe bewerkingen
• Verbeterde foutcorrectie
• Gebruik van quantumcomputing met continue variabelen
• Compatibiliteit met huidige supergeleidende quantumcomputers

Qubits verschillen van klassieke computerbits, omdat ze tegelijkertijd zowel 1 als 0 kunnen zijn. Fysieke systemen die qubits gebruiken, zijn erg gevoelig voor fouten, dus onderzoekers proberen betere methoden te vinden om deze fouten te detecteren en corrigeren. Het Chalmers-systeem maakt gebruik van een vorm van quantumcomputing genaamd continuous-variable quantum computing en gebruikt harmonische oscillatoren om informatie op een eenvoudige manier te coderen.

Lees ook:

Vandaag · 09:26

Samenwerkende minirobots transformeren precisie in de endoscopische chirurgie

Deze apparaten bestaan uit dunne stroken supergeleidend materiaal op een isolerende ondergrond, waarmee microwave resonators worden gecreëerd. Ze presteren uitstekend in de nieuwste supergeleidende kwantumcomputers.

Continu-variabele quantumcomputers hebben de foutcorrectie verbeterd, maar hadden aanvankelijk moeite met complexe taken. Eerdere pogingen om harmonische oscillatoren te gebruiken met controlesystemen zoals supergeleiders stuitten op het Kerreffect, dat de quantumtoestanden verstoorde. Om dit probleem op te lossen, plaatsten onderzoekers van Chalmers een controlesysteem binnenin de oscillator.

Deze methode zorgt voor geordende quantumtoestanden en maakt nauwkeurige controle mogelijk. Hierdoor kunnen nieuwe poortbewerkingen zeer snel worden uitgevoerd. Deze aanpak behoudt de voordelen van harmonische oscillatoren, zoals efficiënte fouttolerantie, terwijl het ook precieze aansturing van quantumtoestanden toestaat.

Onderzoekers hebben een studie gepubliceerd in Nature Communications waarin ze een methode presenteren die foutcorrectie combineert met complexe bewerkingen. Ze doorbraken de gangbare praktijk om suprageleidende elementen gescheiden te houden van kwantumoscillatoren. Door het controledevice binnen de oscillator te plaatsen, konden ze snelle bewerkingen uitvoeren zonder de kwantumtoestanden te verstoren.

Onderzoekers geloven dat dit nieuwe systeem kan leiden tot sterkere en betere kwantumcomputers die in staat zijn om complexe problemen op te lossen en fouten effectief te beheren. Deze vooruitgang is een belangrijke stap richting het realiseren van praktische en krachtige kwantumcomputers.