ENGINEERINGNET.BE - Quantum-informatie die is opgeslagen in qubits wordt snel onbruikbaar, tenzij de qubits worden afgekoeld tot heel dicht bij het absolute nulpunt: -273 graden Celsius of 0 Kelvin.
Daarom functioneren qubits normaal gesproken in speciale ‘koelkasten’. Ze worden daarbij aangestuurd door conventionele elektronica die gewoon op kamertemperatuur werkt.
Deze scheiding van qubits en elektronica geeft problemen bij het opschalen van het aantal qubits. Nu is immers voor iedere qubit een aparte kabel nodig naar de aansturende elektronica. Dat is niet meer haalbaar bij de miljoenen qubits die nodig zijn voor een werkende quantumcomputer.
De uitdaging is dus om een temperatuur te vinden waarbij zowel de qubits als de elektronica functioneren. Onderzoekers proberen enerzijds om de elektronica bij een lagere temperatuur te laten werken en dit gebeurt ook met succes.
Een zeer recente ontwikkeling komt bijvoorbeeld van QuTech, dat samen met Intel een chip heeft geproduceerd die qubits kan controleren op lage temperatuur.
‘De andere kant van het verhaal is om de qubits op een wat hógere temperatuur te laten functioneren’, zegt Luca Petit, promovendus bij QuTech. Dat is precies wat de onderzoekers van QuTech hebben bereikt, wederom in samenwerking met Intel.
‘Dit is de eerste keer dat we qubits in silicium kunnen controleren op een hogere temperatuur en boven een Kelvin,’ aldus Petit. ‘De toename in de temperatuur kan een kleine stap lijken, maar het is een enorme sprong als het gaat om de beschikbare koelingscapaciteit.'
'Ook hoeven de qubits bij deze temperaturen niet meer in vacuüm te werken, maar kunnen ze ondergedompeld worden in een vloeistof wat alles veel praktischer maakt.’
Er is standaard productietechnologie en hetzelfde silicium als in standaard elektronische apparatuur gebruikt. Maar om bij een hogere temperatuur te kunnen werken, werden verder wel bij alle stappen in het experiment verbeteringen aangebracht.
Petit stelt: ‘Om quantumberekeningen uit te voeren op 1,1 K hebben we allerlei bronnen van ruis moeten reduceren en meetprocedures ontwikkeld die temperatuurbestendig zijn.’
QuTech werkt nu richting een systeem met een hogere kwaliteit en met meer qubits.
Op de figuur gemaakt door Luca Petit:
artistieke weergave van quantumverstrengeling tussen twee ‘hot’ qubits. De drie elektrodes aan de bovenkant van het figuur worden gemaakt met standaardtechnieken. Doordat qubits nu ook op praktische temperaturen kunnen opereren is een grote stap gemaakt naar schaalbare quantumtechnologie.
