De compacte quantumcomputer past in twee 19-inch serverracks.
Universiteit van Innsbruck
Kwantumcomputers hebben nog steeds grote, speciale kamers en complexe installaties nodig, maar nu, in een nieuwe stap om de technologie uit het lab te halen, hebben onderzoekers een prototype kwantumcomputer ontworpen die is compact genoeg om in gewone datacenterracks te passen.
Als onderdeel van een door de EU gefinancierd project genaamd AQTION, heeft een groep wetenschappers van de Universiteit van Innsbruck in Oostenrijk met succes een volledig functionele kwantumcomputer met ionenval opgezet in twee 19-inch serverracks, zoals die doorgaans worden aangetroffen in datacenters over de hele wereld. Het apparaat heeft slechts een enkele wandstekker nodig en is verder op zichzelf staand.
Het prototype is een opwindende ontwikkeling in een industrie die voornamelijk afhankelijk is van laboratoriumgebaseerde implementaties, waar kwantumcomputers alleen kunnen worden bestuurd dankzij een speciaal gebouwde infrastructuur. Het ontwikkelen van een opstelling die toegankelijker is, is daarom de sleutel tot het vergroten van het bereik van de technologie.
Daarom heeft de EU onlangs AQTION gelanceerd, een project van 10 miljoen euro dat tot doel heeft een compacte kwantumcomputer met ionenval te maken die voldoet aan de industrienormen zonder dat er een ultrastabiele laboratoriumomgeving nodig is voor gebruik.
“Onze experimenten met kwantumcomputers vullen gewoonlijk laboratoria van 30 tot 50 vierkante meter”, zegt Thomas Monz, projectcoördinator van AQTION. “We waren nu op zoek om de hier in Innsbruck ontwikkelde technologieën in de kleinst mogelijke ruimte in te passen en tegelijkertijd te voldoen aan de standaarden die in de industrie algemeen worden gebruikt.”
Het nieuwe apparaat laat volgens het onderzoeksteam zien dat kwantumcomputers binnenkort klaar zijn voor gebruik in datacenters.
De onderzoekers gebruikten ionen, die enkelvoudig geladen atomen zijn, als qubits. Kwantuminformatie wordt gecodeerd in de elektronische toestand van ionen en bewerkingen worden uitgevoerd met laserpulsen die de toestand van de deeltjes wijzigen en regelen.
Hoewel de aanpak verschilt van de bekende supergeleidende qubits die door IBM en Google in hun kwantumcomputers worden gebruikt, krijgen ionenvangers steeds meer aandacht in de industrie. Honeywell, bijvoorbeeld, maakte vorig jaar zijn kwantumdebuut met technologie met ingesloten ionen.
Om in een paar 19-inch racks te passen, moest elke afzonderlijke bouwsteen van de kwantumcomputer van AQTION worden verkleind, van de ionenvalprocessor tot de vacuümkamer. De grootste uitdaging was daarom om ervoor te zorgen dat het apparaat geen concessies zou doen aan de prestaties, maar de onderzoekers zijn ervan overtuigd dat hun prototype al veelbelovende resultaten oplevert.
Zelfs buiten de gecontroleerde omgeving die in een laboratorium kan worden bereikt, was het apparaat stabiel genoeg om te werken zonder onderbreking door externe storingen, en de natuurkundigen waren in staat om tot 24 ionen individueel te controleren en te verstrengelen. Metingen toonden aan dat de prestaties en het foutenpercentage van het systeem vergelijkbaar waren met laboratoriumgebaseerde implementaties.
“We hebben kunnen laten zien dat compactheid niet ten koste hoeft te gaan van functionaliteit”, zegt Christian Marciniak, onderzoeker aan de Universiteit van Innsbruck.
Volgend jaar verwacht het team een apparaat te maken met maximaal 50 individueel regelbare qubits.
Voorlopig zullen de hardware- en softwaremogelijkheden van het prototype echter verder worden geüpgraded voordat het online beschikbaar wordt gesteld. Onderzoekers zullen via de cloud toegang krijgen tot het apparaat om kwantumalgoritmen te testen op een hardware-agnostische kwantumcomputertaal.
Verwante onderwerpen:
Datacenters 