AI & computing › Kwantumcomputing & AI-hybrides
IonQ koppelt kwantumchips duizend keer per seconde via licht
Het Amerikaanse bedrijf IonQ heeft een verbinding tussen twee verschillende soorten kwantumchips meer dan duizend keer per seconde tot stand gebracht. Dat is viermaal sneller dan het vorige record en een belangrijke stap richting kwantumcomputers die met elkaar kunnen samenwerken, net zoals gewone datacenters dat nu al doen.
Kwantumcomputers worden krachtiger naarmate er meer rekeneenheden, qubits genaamd, met elkaar verbonden kunnen worden. Het probleem is dat die verbinding tussen twee losse kwantumchips tot nu toe traag en foutgevoelig was. IonQ claimt dat knelpunt te hebben doorbroken: het bedrijf koppelde een qubit uit een ionenval aan een stukje kwantumgeheugen gemaakt van silicium, en liet de twee meer dan duizend keer per seconde met elkaar 'verstrengelen'. Verstrengeling is de kwantumkoppeling die twee deeltjes, ook op afstand, onlosmakelijk met elkaar verbindt en die daarmee de basis vormt voor elke vorm van kwantumnetwerken.
Twee technieken, één voordeel
De truc zit in de combinatie van twee totaal verschillende kwantumtechnieken. Een ionenval houdt een los atoom al heel lang stabiel vast, wat belangrijk is om rekenfouten te voorkomen. Een silicium-vacaturecentrum, een microscopisch defect in een siliciumkristal, is juist heel goed in het efficiënt opvangen en versturen van lichtdeeltjes. Door deze twee te combineren via een lichtverbinding, haalt IonQ het beste van beide werelden: een stabiele rekeneenheid én een snelle schakel naar de buitenwereld. Het resultaat is meer dan vier keer zo snel als het vorige record, dat in handen was van de onderzoeksgroep van Chris Monroe aan Duke University. Monroe is medeoprichter en hoofdwetenschapper van IonQ en was ook betrokken bij deze nieuwe proef.
Op weg naar een netwerk van kwantumcomputers
Volgens IonQ-topman Niccolo de Masi is dit een cruciale stap richting wat hij 'genetwerkte kwantumdatacenters' noemt: net zoals gewone datacenters duizenden gewone processoren aan elkaar knopen, moeten toekomstige kwantumsystemen bestaan uit veel kleinere kwantumchips die via licht met elkaar praten. Eén grote kwantumcomputer bouwen is namelijk extreem lastig, maar meerdere kleinere exemplaren koppelen is kansrijker. Belangrijk is dat de gebruikte technologie niet is vastgeklonken aan ionenvallen: volgens IonQ-onderzoeker Mihir Bhaskar werkt dezelfde aanpak in principe ook met andere soorten qubits, zoals neutrale atomen of supergeleidende chips.
Militaire interesse en eerste klanten
De doorbraak past in het HARQ-programma van de Amerikaanse defensieorganisatie DARPA, die op zoek is naar snelle kwantumverbindingen die met meerdere typen qubits overweg kunnen. IonQ verkoopt de onderliggende netwerktechnologie ook al commercieel: in april ging het eerste systeem naar de University of Maryland, in september volgde een tweede verkoop aan het Zuid-Koreaanse bedrijf SDT. Het onderliggende onderzoek is als preprint gepubliceerd op arXiv.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Een snelle en betrouwbare verbinding tussen kwantumchips is een van de laatste grote hordes voordat kwantumcomputers echt kunnen opschalen. Als meerdere kleinere kwantumchips straks net zo makkelijk samen kunnen werken als servers in een gewoon datacenter, komen krachtige kwantumsystemen voor chemie, materiaalonderzoek en cryptografie een stap dichterbij.
- Verstrengeling
- Een kwantumverbinding waarbij twee deeltjes zo met elkaar verbonden raken dat een meting aan het ene deeltje direct iets zegt over het andere, ook op afstand.
- Kwantumgeheugen
- Een systeem dat een kwantumtoestand (zoals verstrengeling) korte tijd kan vasthouden, zodat die later gebruikt of doorgegeven kan worden.
- Ionenval
- Een technologie die met elektrische of magnetische velden een los atoom (ion) op zijn plek houdt, vaak gebruikt als stabiele qubit in een kwantumcomputer.
- Silicium-vacaturecentrum
- Een nanoscopisch defect in een siliciumkristal dat licht kan uitzenden en opvangen, en daardoor geschikt is als schakel tussen licht en kwantuminformatie.
- Kwantuminterconnect
- De verbinding die losse kwantumchips of kwantumcomputers met elkaar laat communiceren, vaak met behulp van lichtdeeltjes.
- Gedistribueerde kwantumcomputing
- Een aanpak waarbij rekenkracht wordt verdeeld over meerdere, met elkaar verbonden kwantumchips in plaats van over één grote machine.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
