Intel en Delftse QuTech doen beheer qubits op chip

De chip is het resultaat van het onderzoek om de werelden van traditionele en kwantumcomputing aan elkaar te koppelen. Intel heeft gebruik gemaakt van zijn bestaande 22 nm chipfabricageproces om dit 'system on a chip'(SoC) voor de kwantumcomputer te maken. Deze aanpak zal het veel makkelijker maken schaalbare en commercieel levensvatbare kwantumcomputers te creëren.

Het draait om standaardiseren

Bij veel onderzoeksgroepen die actief zijn in de race om werkende kwantumcomputers te maken, ligt het accent op het creëren en stabiliseren van qubits en het aantonen van de mogelijkheden van werken met deze aspecten van de kwantumfysica. Voor het beheer en programmeren van het systeem worden vaak speciaal voor dat doel handmatig allerlei laboratorium-opstellingen gebouwd. Het resultaat is dat een installatie in de cryogene koelinstallatie vaak met vele honderden draadjes moet worden verbonden met reguliere rackgebaseerde apparatuur buiten de koeleenheid .

De Horse Ridge-chip die QuTech en Intel nu hebben ontwikkeld, integreert al de noodzakelijke elementen voor het aansturen van qubits. Dat vereenvoudigt en standaardiseert het systeem aanzienlijk waardoor verdere opschaling veel gemakkelijker wordt. De chip is voorgeprogrammeerd met een aantal instructies die nodig zijn voor het scheppen van een aantal basale randvoorwaarden rond het activeren en gebruik van qubits zoals het verkrijgen van de superpositie-status. Dat is een van de bijzondere eigenschappen van qubits die het mogelijk maken dat kwantumcomputers vele berekeningen tegelijk kunnen uitvoeren. De chip bevat een radio frequency (RF) processor die door het uitsturen van elektromagnetische golven de staat van de qubits kan manipuleren.

Extreme koude vormt een uitdaging

De naam van de chip - Horse Ridge - komt van een bergrug op een van de koudste plekken in de Amerikaanse staat Oregon. De chip is namelijk zo ontworpen dat hij prima werkt bij een temperatuur van 4 graden Kelvin (- 269 graden Celsius), dus net boven het absolute nulpunt. Dat is nodig omdat het rekenen met qubits nog alleen lukt op temperaturen vlak boven het absolute nulpunt, ofwel de temperatuur waarbij atomen stoppen met bewegen.