(Nanowerk Nieuws) Er is aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van quantum computing. Grote mondiale spelers, zoals Google en IBM, bieden al cloudgebaseerde kwantumcomputingdiensten aan. Quantumcomputers kunnen echter nog niet helpen bij problemen die ontstaan wanneer standaardcomputers de grenzen van hun capaciteiten bereiken, omdat de beschikbaarheid van qubits of quantumbits, dat wil zeggen de basiseenheden van quantuminformatie, nog steeds onvoldoende is. Eén van de redenen hiervoor is dat kale qubits niet direct bruikbaar zijn voor het uitvoeren van een quantumalgoritme. Terwijl de binaire bits van gewone computers informatie opslaan in de vorm van vaste waarden van 0 of 1, kunnen qubits tegelijkertijd 0 en 1 vertegenwoordigen, waardoor de waarschijnlijkheid van hun waarde in het spel komt. Dit staat bekend als kwantumsuperpositie. Hierdoor zijn ze zeer gevoelig voor invloeden van buitenaf, waardoor de informatie die ze opslaan gemakkelijk verloren kan gaan. Om ervoor te zorgen dat quantumcomputers betrouwbare resultaten opleveren, is het nodig om een echte verstrengeling te genereren door meerdere fysieke qubits samen te voegen tot een logische qubit. Mocht één van deze fysieke qubits uitvallen, dan behouden de andere qubits de informatie. Een van de grootste problemen die de ontwikkeling van functionele kwantumcomputers in de weg staat, is echter het grote aantal benodigde fysieke qubits.
Voordelen van een op fotonen gebaseerde aanpak
Er worden veel verschillende concepten gebruikt om quantum computing levensvatbaar te maken. Grote bedrijven vertrouwen momenteel bijvoorbeeld op supergeleidende solid-state systemen, maar deze hebben het nadeel dat ze alleen functioneren bij temperaturen dichtbij het absolute nulpunt. Fotonische concepten werken daarentegen bij kamertemperatuur. Enkelvoudige fotonen dienen hier meestal als fysieke qubits. Deze fotonen, die in zekere zin kleine lichtdeeltjes zijn, werken inherent sneller dan solid-state qubits, maar gaan tegelijkertijd gemakkelijker verloren. Om qubit-verliezen en andere fouten te voorkomen, is het noodzakelijk om verschillende lichtpulsen van één foton aan elkaar te koppelen om een logische qubit te construeren – zoals in het geval van de op supergeleiders gebaseerde benadering.Een qubit met de inherente capaciteit voor foutcorrectie
Onderzoekers van de Universiteit van Tokio hebben samen met collega's van de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU) in Duitsland en de Palacký Universiteit Olomouc in Tsjechië onlangs een nieuwe manier gedemonstreerd om een fotonische kwantumcomputer te construeren. In plaats van één enkel foton te gebruiken, gebruikte het team een lasergegenereerde lichtpuls die uit meerdere fotonen kan bestaan.
Het creëren van een fotonische ‘Schrödinger-kattoestand’ – met andere woorden de kwantumsuperpositie van toestanden van de laserpulsamplitude die op macroscopische schaal te onderscheiden zijn (witte of zwarte kat) – kan alleen worden bereikt met behulp van de meest geavanceerde kwantumoptische technieken. en het is al bewezen dat het mogelijk is. In het huidige experiment dat onderwerp is van het onderzoekspaper, bleek het haalbaar om dit uit te breiden naar drie toestanden (witte, grijze en zwarte katten). Deze lichttoestand benadert dus een logische kwantumtoestand waarin fouten in principe universeel kunnen worden gecorrigeerd. (Afbeelding: Peter van Loock) “Onze laserpuls werd omgezet in een kwantumoptische toestand die ons een inherent vermogen geeft om fouten te corrigeren”, aldus professor Peter van Loock van de Universiteit van Mainz. “Hoewel het systeem alleen uit een laserpuls bestaat en dus heel klein is, kan het fouten in principe direct uitsluiten.” Het is dus niet nodig om via talloze lichtpulsen individuele fotonen als qubits te genereren en deze vervolgens als logische qubits te laten interacteren. “We hebben slechts één enkele lichtpuls nodig om een robuuste logische qubit te verkrijgen”, aldus Van Loock. Met andere woorden: een fysieke qubit is in dit systeem al gelijkwaardig aan een logische qubit – een opmerkelijk en uniek concept. De logische qubit die experimenteel werd geproduceerd aan de Universiteit van Tokio was echter nog niet van voldoende kwaliteit om het noodzakelijke niveau van fouttolerantie te bieden. Niettemin hebben de onderzoekers duidelijk aangetoond dat het mogelijk is om niet-universeel corrigeerbare qubits om te zetten in corrigeerbare qubits met behulp van de meest innovatieve kwantumoptische methoden. De bijbehorende onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Wetenschap (“Qubits zonder qubits”). Ze zijn gebaseerd op een twintig jaar oude samenwerking tussen de experimentele groep van Akira Furusawa in Japan en het theoretische team van Peter van Loock in Duitsland.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64576.php
