AI & computing › Kwantumcomputing & AI-hybrides
Frans kwantumbedrijf Alice & Bob zet stap richting foutvrije computer
Het Franse bedrijf Alice & Bob heeft binnen het nationale kwantumprogramma PROQCIMA laten zien dat de basisonderdelen van zijn foutcorrectietechniek werken op echte hardware. De chips maken nog te veel fouten om bruikbaar te zijn, maar de tests tonen aan dat de aanpak met zogeheten kat-qubits technisch haalbaar is.
Frankrijk investeert fors in de race om de eerste echt bruikbare kwantumcomputer te bouwen. Het leger-gelieerde programma PROQCIMA, geleid door het Agence de l'innovation de défense (AID) en de Direction générale de l'armement, moet tegen 2032 twee prototypes opleveren die elk 1.000 'logische qubits' kunnen aansturen. Vijf Franse bedrijven doen mee: Alice & Bob, Pasqal, Quandela, Quobly en C12. Het is een tienjarige competitie: na vier jaar vallen twee kandidaten af, na acht jaar blijven er nog twee over.
Drie testchips, één aanpak
Alice & Bob begon in 2024 met de eerste fase van het programma en presenteert nu de resultaten. Het bedrijf bouwde drie onafhankelijke testopstellingen: twee chips met 6 qubits en één met 12 qubits. Daarop werden de belangrijkste bouwstenen van de zogeheten kat-qubit getest, de techniek waarmee Alice & Bob kwantuminformatie stabieler wil maken. Zo lieten de onderzoekers een rekenbewerking tussen twee kat-qubits zien die de ingebouwde bescherming tegen bitfouten intact houdt, en een herstelcyclus die foutmeldingen uitleest en de qubits klaarmaakt voor de volgende ronde foutcorrectie. Ook voerden ze meerdere cycli uit van de kleinst mogelijke foutcorrectiecode, met drie qubits, en testten ze een bewerking die nodig is om uiteindelijk alle soorten berekeningen te kunnen uitvoeren op een kwantumcomputer.
Foutpercentage nog te hoog
De cruciale uitkomst: het gemeten foutpercentage ligt nog boven de drempel waarbij foutcorrectie echt winst oplevert. Met andere woorden, de chips maken op dit moment nog te veel fouten om de extra qubits die nodig zijn voor foutcorrectie de moeite waard te maken. Om te begrijpen wat er nodig is om onder die drempel te komen, bouwde Alice & Bob een digitale kopie van de processor op basis van de gemeten prestaties. Simulaties daarop wijzen uit dat de qubits langer en vooral consistenter stabiel moeten blijven over de hele chip. Daarnaast gebruikte het team bewakingssoftware die continu meer dan vijftig prestatie-indicatoren per qubit bijhoudt en automatisch bijstelt wanneer een qubit afwijkt. Waar het opsporen en herstellen van zulke afwijkingen vroeger tot een hele dag aan rekentijd kon kosten, gebeurt dat nu geautomatiseerd en continu, ook wanneer de processor niet in gebruik is.
Wat betekent dit voor de volgende ronde
Alice & Bob-topman Théau Peronnin noemt de resultaten een bewijs dat Frankrijk een sterke uitgangspositie heeft in de internationale strijd om foutbestendige kwantumcomputers. De komende fase van PROQCIMA moet uitwijzen of de kat-qubit-aanpak ook echt kan opschalen naar duizenden qubits, en of Alice & Bob een van de twee bedrijven wordt die na acht jaar overblijft. Voor nu blijft het bij een belangrijke, maar tussentijdse stap: de techniek werkt zoals voorspeld, alleen nog niet goed genoeg.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Deze resultaten laten zien dat de kat-qubit-aanpak van Alice & Bob stap voor stap werkt zoals bedoeld, wat het vertrouwen in deze specifieke route naar een foutbestendige kwantumcomputer vergroot. Tegelijk onderstrepen de cijfers dat zulke computers nog jaren onderzoek vergen voordat ze praktische problemen kunnen oplossen die klassieke computers niet aankunnen, zoals complexe materiaal- of medicijnontwerpen.
- Qubit
- De basiseenheid van informatie in een kwantumcomputer, vergelijkbaar met een bit in een gewone computer, maar met kwantumeigenschappen.
- Kat-qubit
- Een type qubit, ontwikkeld door Alice & Bob, dat van nature beter beschermd is tegen bepaalde soorten fouten, waardoor er minder extra hardware nodig is voor foutcorrectie.
- Logische qubit
- Een groep fysieke qubits die samen als één betrouwbare, foutbestendige qubit functioneert.
- Foutcorrectie (error correction)
- Technieken en circuits die rekenfouten in een kwantumcomputer detecteren en herstellen, essentieel omdat qubits van nature erg gevoelig en foutgevoelig zijn.
- Foutdrempel (error-correction threshold)
- Het punt waarop fouten vaker worden opgelost dan er bijkomen; pas daaronder levert foutcorrectie echte verbetering op.
- CNOT-gate
- Een basisbewerking in kwantumcomputers waarbij de toestand van één qubit de toestand van een andere qubit beïnvloedt.
- Non-Clifford gate
- Een type rekenbewerking dat nodig is om alle mogelijke kwantumberekeningen uit te voeren, in tegenstelling tot eenvoudigere bewerkingen die een kwantumcomputer niet universeel bruikbaar maken.
- Magic states
- Speciale kwantumtoestanden die nodig zijn om non-Clifford bewerkingen op een foutbestendige manier uit te voeren.
- Digitale tweeling (digital twin)
- Een computersimulatie van een fysiek systeem, in dit geval de kwantumprocessor, gebruikt om prestaties te voorspellen en verbeterpunten op te sporen.
- Coherentie
- De tijd waarin een qubit zijn kwantumtoestand behoudt zonder verstoring; langere coherentie betekent betrouwbaardere berekeningen.
- PROQCIMA
- Het Franse overheidsprogramma dat de ontwikkeling van universele kwantumcomputers met 1.000 logische qubits moet versnellen, met als doel industrialisatie in 2032.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
