De quantumcomputer loopt warm. Voor het eerst is het gelukt om de bits voor dit type computer te laten werken bij temperaturen boven -272 graden Celsius, oftewel 1 Kelvin. Dat lijkt nog steeds behoorlijk koud, maar het is mogelijk warm genoeg om allerlei nieuwe toepassingen binnen bereik te brengen.

Quantumcomputers maken gebruik van quantumbits of qubits, die op verschillende manieren te maken zijn. Eén mogelijkheid die aandacht krijgt van een aantal grote spelers uit het veld, maakt gebruik van elektronen op een chip van silicium.

Deze systemen functioneren alleen bij extreem lage temperaturen – onder 100 millikelvin of -273,05 graden Celsius. Daarom is het nodig deze qubits op te slaan in krachtige koelinstallaties. De elektronica die ze aanstuurt, werkt echter niet bij zulke temperaturen. Bovendien straalt ze warmte uit die de qubits kan storen. Daarom bevindt de elektronica zich in de regel buiten de koelinstallaties. De qubits zijn daar dan met draadjes mee verbonden.

Onverklaarbaar kattengat
LEES OOK
Onverklaarbaar kattengat

‘Uiteindelijk hebben we voor een bruikbare computer iets in de orde van een miljoen qubits nodig’, zegt natuurkundige Menno Veldhorst van het Nederlandse QuTech in Delft echter. ‘En dan werkt deze methode, met een draadje per qubit, niet meer.’

Logische poort

Veldhorst en collega’s hebben nu, tegelijk met een team van de Universiteit van Nieuw-Zuid-Wales in Australië, laten zien dat deze qubits ook aan te sturen zijn bij hogere temperaturen. Zowel het Nederlandse als het Australische onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Het Australische team liet zien dat het de toestand van twee qubits op een chip kon aansturen bij temperaturen tot 1,5 Kelvin. De groep van Veldhorst liet twee qubits bij 1,1 Kelvin functioneren als een logische poort; een onderdeel dat de basale operaties uitvoert waar een complexere berekening uit bestaat.

Makkelijker op te schalen

Nu we weten dat de qubits kunnen functioneren bij hogere temperaturen, is het de volgende stap om de elektronica in dezelfde chip te integreren. ‘Ik hoop dat, als we eenmaal zo’n schakeling hebben, het niet al te moeilijk zal zijn om op te schalen naar iets met praktische toepassingen’, zegt Veldhorst.

Zulke quantumschakelingen zullen in veel opzichten lijken op de schakelingen die conventionele computers gebruiken. Dat zorgt er volgens Veldhorst voor dat ze makkelijker op te schalen zullen zijn dan andere soorten quantumcomputers.

De quantumcomputer
LEESTIP: In De quantumcomputer lees je alles over de volgende grote digitale revolutie, waar fysici over de hele wereld naartoe werken. Te bestellen in onze webshop.