Qubits

Een systeem van twee gekoppelde qubits heeft al vier waardes tegelijk (00, 01, 10 en 11), drie gekoppelde qubits hebben er acht, en een systeem van duizend qubits kan tegelijk twee tot de macht duizend verschillende waardes aannemen.

De quantumcomputer van Google heeft 56 qubits en die van IBM 127. „Om een quantumcomputer te bouwen die nuttige berekeningen doet, heb je minimaal een miljoen qubits nodig.

Dit is met de enkele tientallen qubits die op dit moment gebruikt worden al een uitdaging, die voor een miljoen qubits enorm veel groter en complexer wordt.

Hierbij worden effectieve logische qubits geëncodeerd in meerdere fysieke qubits.

Hier is het eenvoudiger om veel meer qubits te hebben, doordat er geen fouten-correcties nodig zijn, omdat de qubits zich op een natuurlijke manier in hun laagste energiestaat bevinden.

De stap van nu naar dertig aan elkaar gekoppelde qubits lijkt lastiger dan de stap van dertig naar honderd, omdat een groepje van dertig qubits samen één stabielere qubit kunnen maken.

De qubits van de twee quantumcomputers waren entangled, wat wil zeggen dat de qubits binnen de quantumcomputers op hetzelfde moment dezelfde waarde hebben, ongeacht de afstand.

En dan kunnen qubits ook nog eens ‘verstrengelen’, een spookachtige verbintenis waardoor een berekening op één qubit instantaan invloed heeft op alle qubits waarmee hij verstrengeld is.

Bij deze foutencorrectiemethode wordt een quantumbit aan informatie verspreid over meerdere fysieke qubits.

De Google-onderzoekers beamen dat de kwaliteit van de fysieke qubits nog een factor 10 tot 100 beter moet, om een voldoende laag foutenpercentage te bereiken.

De structuren zijn net anders dan die van transistoren en qubits zijn erg gevoelig.

IBM heeft tot nu toe quantumprocessors ontwikkeld met 127 qubits.

Maar die qubits zijn veel groter en verder opschalen is een uitdaging.

Om geavanceerde code te ontcijferen zouden er zeker duizenden qubits nodig zijn.

Ook crashen deze qubits nog na een paar microseconden.

Silicium-qubits lijken achter te lopen.

Andere fabrikanten zoals Google en IBM maken gebruik van supergeleidende halfgeleiderchips, wat op het moment van schrijven een groter aantal qubits mogelijk maakt.

De wetenschappers vergelijken hun ontwerp met Google's Sycamore-quantumcomputer uit 2019, die 53 qubits heeft.

Die instabiliteit wordt erger naarmate er van meer qubits gebruikgemaakt wordt.

Die werkt voor de overdracht van informatie met bits die twee waarden aannemen: 0 of 1. De quantumcomputer werkt met qubits die tegelijkertijd 0 én 1 kunnen zijn’’, legt Beenakker uit.