Brits laboratorium krijgt subsidie om kwantumchips met ionvallen massaal te maken

Kwantumcomputers worden gezien als de volgende grote sprong in rekenkracht. In plaats van gewone bits die alleen een 0 of een 1 kunnen zijn, gebruiken ze kwantumbits, oftewel qubits, die dankzij de kwantummechanica veel meer rekenpaden tegelijk kunnen verkennen. Dat moet in theorie bepaalde complexe berekeningen, zoals het simuleren van moleculen of het kraken van versleuteling, enorm versnellen ten opzichte van klassieke computers. Een van de veelbelovende technieken om qubits te maken is de zogeheten trapped-ion-technologie, waarbij losse geladen atomen (ionen) worden vastgehouden en bestuurd met elektrische velden en lasers. Deze aanpak staat bekend om zijn nauwkeurigheid en stabiliteit, maar worstelt net als concurrerende technieken met opschaling naar grote aantallen.

Van laboratorium naar fabriek

Het National Physical Laboratory, het Britse instituut voor meettechniek, ontwikkelde eerder al een microchip met een zogeheten ionval: een minuscule structuur die rijen ionen op hun plek houdt zodat ze als qubits kunnen functioneren. Die chips worden al gebruikt in onderzoek bij NPL zelf, aan de Universiteit van Oxford en bij het National Quantum Computing Centre (NQCC), waar eerder al een eerste systeem met deze ionvalchips werd geïnstalleerd. Het probleem is dat het maken van deze chips nu nog grotendeels handwerk is, met een lage productieopbrengst. Veel exemplaren voldoen niet aan de kwaliteitseisen, wat opschalen naar honderden of duizenden chips tegelijk vrijwel onmogelijk maakt.

Geld voor seriematige productie

De nieuwe financiering komt van het Government Office for Technology Transfer (GOTT), een Brits overheidsorgaan dat onderzoek uit publieke kennisinstellingen helpt omzetten in bruikbare technologie voor de industrie. Met dit geld gaat NPL een batchverpakkingsproces ontwikkelen: een methode om meerdere ionvalchips tegelijk, in plaats van één voor één, af te werken en te verpakken in de laatste productiefase. Dat moet de opbrengst verhogen en knelpunten in de productieketen wegnemen. Het uiteindelijke doel is om ionvallen betrouwbaar te kunnen inbouwen in netwerken van met elkaar verbonden kwantumcomputers, iets wat nodig is omdat één enkele kwantumchip simpelweg niet genoeg qubits herbergt voor praktische toepassingen.

Cyrus Larijani, programmadirecteur kwantum bij NPL, noemt het een logische volgende stap na jaren van onderzoek: niet alleen doorbraken in het lab boeken, maar ze ook daadwerkelijk kunnen fabriceren en uitrollen. Volgens hem moet het project bijdragen aan een stevige Britse toeleveringsketen voor kwantumtechnologie, zodat het Verenigd Koninkrijk zijn voorsprong op dit strategische technologieterrein vasthoudt.