Canadees bedrijf wil kwantumfouten opvangen in één enkele chip-holte

Kwantumcomputers kunnen in theorie problemen oplossen die gewone computers nooit aankunnen. Het probleem is dat de bouwstenen van die computers, qubits, extreem gevoelig zijn voor storing. Elke trilling, elk beetje warmte of elektromagnetische ruis kan een rekenfout veroorzaken. De industrie corrigeert dat met kwantumfoutcorrectie: een extra laag die fouten opspoort en herstelt tijdens het rekenen. Het nadeel is dat deze correctie veel extra qubits kost, vaak honderd tot duizend keer zoveel als voor de eigenlijke berekening nodig zijn. Dat maakt kwantumcomputers die betrouwbaar genoeg zijn voor praktische toepassingen enorm groot en duur.

Het Canadese bedrijf Nord Quantique, opgericht in 2020 in Sherbrooke in de provincie Quebec, pakt dit anders aan. In plaats van foutcorrectie te verdelen over honderden fysieke qubits, probeert het bedrijf de benodigde redundantie onder te brengen in één enkele component: een supergeleidende holte, ook wel resonator genoemd. Daarin worden microgolffotonen gevangen die samen de informatie van één qubit dragen. Omdat in die holte meerdere fotonen tegelijk kunnen zitten, ontstaat vanzelf de overtolligheid die nodig is om fouten te herkennen en te herstellen, zonder dat daar losse extra qubits voor nodig zijn. Deze aanpak heet een bosonische code.

Verschillende smaken van dezelfde truc

Nord Quantique is niet het enige bedrijf dat met fotonen in holtes experimenteert. Ook het Franse Alice & Bob werkt met zogeheten cat-qubits, die vooral één type fout onderdrukken, waardoor alleen de andere foutsoort nog apart gecorrigeerd moet worden. Nord Quantique kiest voor een andere variant, de zogenoemde grid states, met de GKP-qubit als bekendste voorbeeld. Die kan in zijn eentje beide hoofdtypen fouten corrigeren. Het bedrijf demonstreerde dit voor het eerst in 2024, destijds als een soort kwantumgeheugen. Inmiddels heeft het ook rekenkundige bewerkingen, zogeheten gates, laten zien, en in 2025 presenteerde het de Tesseract-code, een uitbreiding waarbij meerdere fotonfrequenties in dezelfde holte worden gebruikt om de prestaties verder te verbeteren.

Vier qubits nu, duizenden over zes jaar

Volgens Camirand Lemire is de kwaliteit van de foutcorrectie sinds 2024 al meer dan verdubbeld. Dit jaar zet het bedrijf een systeem met vier van deze foutgecorrigeerde qubits in gebruik, een eerste stap richting een architectuur waarin het bedrijf wil werken volgens een één-op-één-verhouding: elke holte levert direct één betrouwbare, foutgecorrigeerde qubit, in plaats van dat daarvoor honderden losse qubits nodig zijn. Omdat er minder hardware nodig is voor de correctielaag, kan ook de koelapparatuur compacter blijven. Nord Quantique denkt op termijn meer dan tweeduizend van deze qubits te kunnen huisvesten op een oppervlakte van ongeveer tien vierkante meter. Het bedrijf heeft een routekaart tot 2032 om de foutenkans te verlagen tot ergens tussen één op tien miljoen en één op een miljard rekenstappen, een niveau dat nodig wordt geacht voor echt nuttige toepassingen.