Fins bedrijf IQM zet kwantumrecord: qubits blijven bijna milliseconde stabiel

Het Finse kwantumbedrijf IQM Quantum Computers heeft twee belangrijke technische mijlpalen bereikt in de bouw van kwantumcomputers. Het bedrijf demonstreerde een recordhoge betrouwbaarheid voor tweequbit-bewerkingen en een opvallend lange coherentietijd op een zelf geproduceerde chip. Beide resultaten zijn cruciaal voor de ontwikkeling van krachtigere en stabielere kwantumcomputers.

Bijna foutloze schakeling tussen qubits

IQM behaalde een gatefideliteit van 99,91 procent voor een zogeheten CZ-poort, een basisbewerking waarmee twee qubits met elkaar verstrengeld raken. Dat is een record en betekent dat de bewerking in bijna alle gevallen foutloos verloopt. Het resultaat werd onafhankelijk gecontroleerd met een techniek die interleaved randomized benchmarking heet, een methode waarbij willekeurige combinaties van bewerkingen worden getest om fouten nauwkeurig te meten. Een hoge gatefideliteit tussen twee qubits geldt als een van de moeilijkste doelen in de kwantumtechniek, omdat elke kleine storing zich razendsnel opstapelt naarmate een kwantumcomputer meer bewerkingen na elkaar uitvoert.

Langer geheugen dankzij eigen chipfabricage

Naast de gatefideliteit verbeterde IQM ook de coherentietijd van een enkele qubit: de tijd waarin kwantuminformatie bewaard blijft voordat ruis of warmte die verstoort. Het bedrijf mat een relaxatietijd (T1) van 0,964 milliseconde en een dephasingtijd (T2) van 1,155 milliseconde op een transmon-qubit, gebouwd op een siliciumchip uit de eigen fabriek in Finland. Beide waarden liggen dicht bij een volle milliseconde, een tijdspanne die voorheen vooral was voorbehouden aan een handvol toonaangevende onderzoeksinstellingen. Langere coherentietijden geven ontwikkelaars meer ruimte om complexere berekeningen uit te voeren voordat de kwantuminformatie verloren gaat.

Stap richting foutbestendige kwantumcomputers

Volgens Juha Hassel, vice president engineering bij IQM, bevestigen de resultaten dat de eigen productie van supergeleidende chips inmiddels op het niveau van de wereldtop staat. Hij wijst erop dat de combinatie van materiaalkeuzes, chipontwerp en besturingssoftware nodig was om beide records tegelijk te behalen. Hogere gatefideliteiten en langere coherentietijden zijn essentieel op weg naar foutbestendige kwantumcomputers, waarin fouten automatisch worden gecorrigeerd zodat grotere en betrouwbaardere berekeningen mogelijk worden.

IQM meldt de resultaten kort na de opening van een eigen kwantum-datacenter in München en de lancering van Duitslands eerste hybride kwantumcomputer bij het Leibniz Supercomputing Centre, waarvoor IQM een 20-qubit processor leverde. Het bedrijf noemt toepassingen in onder meer machine learning, cyberbeveiliging, routeoptimalisatie, scheikunde en de farmaceutische industrie als mogelijke richtingen voor de nieuwe generatie hardware.