ENGINEERINGNET -- Nederlandse wetenschappers van het Kavli Institute of Nanoscience van de TU Delft en de Stichting FOM hebben samen met collega’s uit de VS een nieuwe manier gevonden om quantumberekeningen uit te voeren; deze is ongevoelig voor storende omgevingsinvloeden. Dit kan een belangrijke stap zijn op weg naar een toekomstige, zeer snelle, quantumcomputer.
Quantumdeeltjes, zoals een atoomkern of een elektron, kunnen zich in meerdere toestanden tegelijk bevinden. Zo kan het magnetisch moment van een elektron, de zogenaamde spin, tegelijk twee verschillende richtingen hebben. Als de spinrichting wordt gebruikt als quantumbit in een computer, kan deze dus tegelijk 0 én 1 zijn.
Dat maakt supersnel rekenwerk mogelijk. De spins zijn echter extreem gevoelig voor storingen uit de omgeving, wat vooralsnog de ontwikkeling van een grootschalige quantumcomputer verhindert.
De onderzoekers hebben nu een manier gevonden om de quantum-bits te beschermen tijdens het rekenen. Ze voerden met deze nieuwe methode een kwantumberekening uit met een elektronspin en een kernspin (de spin van een atoomkern). Dit gebeurde in een diamanten chip op kamertemperatuur.
Met deze twee-quantumbit processor hebben de onderzoekers een quantum-zoekalgoritme uitgevoerd. Dit zoekalgoritme vindt in één poging een element in een ongesorteerde database van vier elementen, terwijl een klassieke computer daar gemiddeld meer dan twee pogingen nodig heeft. Dit is een demonstratie op kleine schaal van de superieure efficientie van een quantumcomputer. Tegelijk betreft het de eerste uitvoering van een quantum-algoritme met spin-quantumbits op een chip.
Het onderzoek is verricht samen met collega’s van Ames Laboratory en Iowa State University, de University of California Santa Barbara en de University of Southern California, allen in de VS.
(KV) (foto TUDelft)
