Chinese quantumrouter haalt 98% efficiëntie op Wukong-computer

Een team van Chinese onderzoeksinstituten heeft een coherent routeersysteem ontwikkeld en getest voor zogeheten bucket-brigade QRAM, een vorm van quantumgeheugen. Dat meldde het staatsmedium Science and Technology Daily deze week. De experimenten liepen op Origin Wukong, China's derde generatie zelfontwikkelde supergeleidende chip voor quantumcomputing. Het gaat om een van de eerste keren dat zo'n complex netwerk van meerdere routers daadwerkelijk op bestaande hardware is beproefd, in plaats van alleen in simulaties.

Quantumgeheugen werkt fundamenteel anders dan het geheugen in een gewone computer. Bij bucket-brigade QRAM wordt informatie niet direct opgehaald, maar via een reeks routeerpunten doorgegeven, vergelijkbaar met een emmerketen. Naarmate zo'n netwerk groter en complexer wordt, neemt het risico toe dat quantuminformatie onderweg verloren gaat of vervormt. Precies dat probleem probeerden de onderzoekers aan te pakken met hun nieuwe routeersysteem, dat ze omschrijven als een soort snelle rijstrook voor datatransport.

Van losse router naar netwerk

De onderzoekers bouwden niet alleen één routeercomponent, maar drie onafhankelijke quantumrouters die ze vervolgens combineerden tot een netwerk met twee lagen. Dat onderscheid is belangrijk: een enkele router kan uitstekend presteren, terwijl een netwerk van meerdere routers extra kwetsbaar is voor fouten. Door beide niveaus te testen op dezelfde hardware, konden de onderzoekers zien hoe de prestaties veranderen zodra een systeem complexer wordt.

De resultaten laten dat verschil duidelijk zien. Eén enkele quantumrouter haalde een transmissie-efficiëntie tot 98 procent. In het volledige netwerk met twee lagen zakte dat naar 93 procent. Bij aanvullende tests, gericht op het willekeurig ophalen van data uit het geheugen, werd voor de enkele router een gemiddelde fideliteit van 94,8 procent gemeten, tegenover 82,4 procent voor het volledige netwerk. Fideliteit en transmissie-efficiëntie zijn twee losstaande maatstaven: de eerste zegt iets over hoe zuiver een quantumbewerking wordt uitgevoerd, de tweede over hoeveel van het signaal daadwerkelijk aankomt. Beide cijfers vielen dus lager uit zodra het systeem groter werd, wat aangeeft dat schaalvergroting nog altijd de grootste uitdaging is.

Wat betekent dit voor quantumtechnologie

Onderzoekers zien de resultaten als bewijs dat coherente quantumrouting op bestaande qubit-hardware haalbaar is, en als basis om QRAM verder op te schalen. Ze noemen mogelijke voordelen zoals lagere rekenkosten en een betere integratie tussen quantumchips en de bijbehorende schakelingen. Die bredere beloftes gaan wel verder dan wat de huidige metingen daadwerkelijk aantonen: die laten vooralsnog alleen zien dat routering werkt bij twee niveaus van complexiteit, niet dat een volledig schaalbaar quantumgeheugen al binnen handbereik is.

Het experiment past in een bredere trend in de Chinese quantumonderzoekswereld: naast het verbeteren van individuele prestatiecijfers wordt steeds vaker getest hoe complexere quantumfuncties zich gedragen op echte machines, in plaats van alleen in theoretische modellen. Voor de verdere ontwikkeling van bruikbaar quantumgeheugen is dat een noodzakelijke stap, al zal moeten blijken of de dalende efficiëntie bij grotere netwerken beheersbaar blijft naarmate systemen verder groeien.