Pasqal vangt atomen met licht uit fotonische chip, stap naar grotere kwantumcomputer

Neutrale-atoom kwantumcomputers zoals die van Pasqal gebruiken sterk gebundelde laserstralen, optische tweezers, om losse atomen vast te houden. Elk atoom fungeert als een qubit, de rekeneenheid van een kwantumcomputer. Tot nu toe kwam al dat laserlicht van een uitgebreide opstelling met losse lenzen en spiegels op een optische tafel. Hoe meer atomen een machine moet vasthouden, hoe groter en ingewikkelder die opstelling wordt.

Van optische tafel naar chip

Pasqal laat nu zien dat het anders kan. Samen met Aeponyx, een chipontwikkelaar die het bedrijf zelf overnam, bouwde Pasqal een fotonische chip die het benodigde laserlicht rechtstreeks op een klein oppervlak opwekt en stuurt. In een test hield de chip vier optische vallen tegelijk in stand en ving daarmee vier rubidiumatomen in de kwantumprocessor. Volgens Pasqal is dit de eerste keer dat licht uit een fotonische chip atomen heeft vastgehouden in een kwantumcomputer.

De prestaties bleven overeind: de atomen bleven gemiddeld ongeveer 27,5 seconden gevangen, vergelijkbaar met de bestaande opstellingen met losse optiek. Dat is belangrijk, want het bewijst dat de compactere aanpak niet ten koste gaat van de kwaliteit van de qubit-besturing. De chip is gebaseerd op siliciumnitride, een materiaal waarin Aeponyx gespecialiseerd is en dat nauw verwant is aan de bredere technologie van siliciumfotonica, waarbij licht in plaats van elektrische stroom informatie of besturingssignalen vervoert.

Op weg naar duizenden atomen

Voor Pasqal is dit een tussenstap in een grotere ambitie. Het bedrijf wil uiteindelijk machines bouwen met meer dan 10.000 atomen en honderd logische qubits: foutbestendige rekeneenheden opgebouwd uit meerdere fysieke qubits, nodig voor fault-tolerant quantum computing, kwantumcomputers die betrouwbaar genoeg zijn voor praktische toepassingen. Zulke schaalvergroting is met de huidige tafels vol optiek nauwelijks te bouwen en al helemaal niet fabrieksmatig te produceren.

Door de optica op een chip te persen, zegt Pasqal de footprint van toekomstige systemen tot 50 keer te kunnen verkleinen. Dat maakt het ook makkelijker om de hardware in fabrieken in serie te produceren, in plaats van machine voor machine met de hand op te bouwen. Pasqal-CEO Wasiq Bokhari noemt de mijlpaal een doorbraak die binnen anderhalf jaar na de overname van Aeponyx is bereikt, en presenteert het als bewijs dat het bedrijf de kritieke hardware-onderdelen van zijn kwantumcomputers zelf in huis wil houden.