‘Cryo-chip overkomt obstakel voor grootschalige quantumcomputers’

QuTech, een samenwerking van de TU Delft en TNO, heeft naar eigen zeggen een belangrijke horde genomen op de weg naar een werkende, grootschalige quantumcomputer. Samen met Intel heeft QuTech een geïntegreerd circuit ontworpen en gefabriceerd dat bij extreem lage temperaturen werkt en zogeheten qubits aan kan sturen.

Dit maakt de weg vrij voor de integratie van qubits, de bouwstenen van een quantumcomputer, en hun besturingselektronica op één chip.

Er zijn veel uitdagingen die moeten worden opgelost voordat men een werkende, grootschalige quantumcomputer heeft. De quantuminformatie die is opgeslagen in qubits kan namelijk snel vervallen en onbruikbaar worden, tenzij de qubits worden afgekoeld tot temperaturen die zeer dicht bij het absolute nulpunt liggen (-273 graden Celsius, of 0 Kelvin).

Om deze reden werken qubits meestal in speciale koelkasten bij temperaturen tot 0,01 K. De qubits worden echter gecontroleerd door conventionele elektronica die bij kamertemperatuur werkt.

Er is op dit moment per qubit één draad nodig om deze te verbinden met de besturingselektronica. Dit is goed te doen voor het kleine aantal qubits dat nu in gebruik is, maar onpraktisch voor de miljoenen qubits die nodig zijn voor toekomstige quantumcomputers.

De oplossing heet Horse Ridge – een geïntegreerd circuit dat is vernoemd naar één van de koudste plekken in Oregon. Het CMOS-geïntegreerd circuit kan tot 128 qubits tegelijk aansturen.

De onderzoekers toonden experimenteel de goede werking van het geïntegreerde circuit aan en lieten zien dat Horse Ridge een echte spin qubit aan kan sturen. Spin qubits behoren tot de veelbelovende qubit-kandidaten voor een grootschalige quantumcomputer.

De quantumcomputer zal in het begin worden ingezet voor zeer rekenintensieve wetenschappelijke vraagstukken.