Alice & Bob laat GPU's kwantumfoutcorrectie decoderen via NVIDIA

Kwantumcomputers maken voortdurend fouten. Qubits, de rekeneenheden van een kwantumcomputer, zijn extreem gevoelig voor verstoringen uit hun omgeving. Om die fouten op te sporen en te herstellen, moeten gespecialiseerde systemen continu metingen verwerken en razendsnel beslissen wat er misging. Dat proces heet kwantumfoutcorrectie, en het is een van de grootste technische hindernissen op weg naar een kwantumcomputer die daadwerkelijk nuttig werk kan verrichten.

Het Franse bedrijf Alice & Bob ontwikkelt zogeheten cat-qubits: qubits die van nature al minder gevoelig zijn voor bepaalde soorten fouten, waardoor er minder hardware nodig is om ze te beschermen. Voor de overige fouten gebruikt het bedrijf een eigen foutcorrectiecode, de LDPC-cat-code, voor het eerst beschreven in een vakpublicatie van januari 2025. Die code moet er straks voor zorgen dat een cat-qubit-machine op grote schaal betrouwbaar kan rekenen.

Testen met de grafische chips van NVIDIA

Voor deze proef werkte Alice & Bob samen met NVIDIA en het Nederlands-Israëlische bedrijf Quantum Machines, dat de besturingselektronica van kwantumcomputers levert. De drie partijen testten of foutmetingen van een kwantumchip snel genoeg naar een GPU konden worden gestuurd om daar te worden geanalyseerd. Die verbinding loopt via NVQLink, een nieuw open systeem van NVIDIA dat GPU-acceleratie en kwantumchips met minimale vertraging aan elkaar koppelt.

Met synthetische, dus kunstmatig gegenereerde testdata liet het team zien dat de GPU's foutmetingen van de LDPC-cat-code konden verwerken. Belangrijker nog: de efficiëntie nam toe zodra meerdere setjes metingen tegelijk, in parallel, werden verwerkt. Dat is goed nieuws voor de toekomst, omdat grotere kwantumcomputers ook steeds meer van dit soort metingen tegelijk produceren. Een decodeersysteem dat met die groei kan meeschalen, is een belangrijke voorwaarde om foutcorrectie op commerciële schaal te laten werken.

Nog geen realtime resultaat

De proef is een eerste stap en nog geen doorbraak die direct in een werkende kwantumcomputer kan worden ingezet. De decodering verliep namelijk niet in realtime: het systeem was niet snel genoeg om de fouten te verwerken op het tempo waarmee een echte kwantumcomputer ze produceert. Alice & Bob zegt nu te gaan werken aan het versnellen van de dataoverdracht en verwerking, zodat de GPU-decodering straks wel het tempo van de kwantumchip kan bijhouden.

Voor NVIDIA past de samenwerking in een bredere strategie om zijn GPU's te positioneren als onmisbaar onderdeel van toekomstige kwantumcomputers. Eerder dit jaar meldden de twee bedrijven al een doorbraak bij het decoderen van een andere foutcorrectiecode van Alice & Bob, de zogeheten Elevator-codes, met NVIDIA's CUDA-Q-platform. Die combinatie van gespecialiseerde kwantumchips en krachtige, goed beschikbare GPU's moet uiteindelijk de brug vormen tussen de experimentele kwantumcomputers van nu en de robuuste, foutbestendige machines van de toekomst.