Een internationaal team, geleid door een wetenschapper van de Universiteit van Sussex, hebben vandaag de eerste praktische blauwdruk onthuld voor het bouwen van een kwantumcomputer, de krachtigste computer op aarde.

Deze enorme sprong voorwaarts naar het creëren van een universele kwantumcomputer wordt vandaag (1 februari 2017) gepubliceerd in het invloedrijke tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang (1). Het is al lang bekend dat een dergelijke computer een revolutie teweeg zou brengen in de industrie, wetenschap en handel op een vergelijkbare schaal als de uitvinding van gewone computers. Maar dit nieuwe werk bevat de feitelijke industriële blauwdruk om zo'n grootschalige machine te bouwen, krachtiger in het oplossen van bepaalde problemen dan welke computer dan ook die ooit is gebouwd.

Eenmaal gebouwd, de mogelijkheden van de computer betekenen dat hij het potentieel heeft om veel wetenschappelijke vragen te beantwoorden; Maak nieuw, levensreddende medicijnen; de meest verbijsterende wetenschappelijke problemen oplossen; ontrafel de nog onbekende mysteries van de verste uithoeken van de diepste ruimte; en enkele problemen op te lossen die een gewone computer miljarden jaren zou kosten om te berekenen.

Het werk omvat een nieuwe uitvinding waarmee daadwerkelijke kwantumbits kunnen worden verzonden tussen afzonderlijke kwantumcomputermodules om een ​​volledig modulaire grootschalige machine te verkrijgen die in staat is om bijna willekeurige grote rekenkracht te bereiken.

Eerder, wetenschappers hadden voorgesteld om glasvezelverbindingen te gebruiken om individuele computermodules aan te sluiten. De nieuwe uitvinding introduceert verbindingen die worden gecreëerd door elektrische velden waarmee geladen atomen (ionen) van de ene module naar de andere kunnen worden getransporteerd. Met deze nieuwe aanpak kunnen 100, 000 keer hogere verbindingssnelheden tussen afzonderlijke kwantumcomputermodules in vergelijking met de huidige state-of-the-art glasvezelverbindingstechnologie.

De nieuwe blauwdruk is het werk van een internationaal team van wetenschappers van de University of Sussex (VK), Google (VS), Universiteit van Aarhus (Denemarken), RIKEN (Japan) en Siegen University (Duitsland).

Prof. Winfried Hensinger (2), hoofd van Ion Quantum Technology Group (3) aan de Universiteit van Sussex, die dit onderzoek heeft geleid, zei:"Jarenlang mensen zeiden dat het totaal onmogelijk was om een ​​echte kwantumcomputer te bouwen. Met ons werk hebben we niet alleen laten zien dat het kan, maar nu leveren we een bouwplan met bouten en moeren om een ​​echte grootschalige machine te bouwen."

Hoofdauteur Bjoern Lekitsch, ook van de Universiteit van Sussex, legt uit:"Het was voor ons van het grootste belang om de substantiële technische uitdagingen te benadrukken en om praktische technische oplossingen te bieden".

Als volgende stap, het team zal een prototype kwantumcomputer bouwen, op basis van dit ontwerp, op de universiteit.

De inspanning maakt deel uit van het plan van de Britse regering om kwantumtechnologieën te ontwikkelen voor industriële exploitatie en maakt gebruik van een recente uitvinding (4) van het Sussex-team om miljarden laserstralen te vervangen die nodig zijn voor kwantumcomputeractiviteiten in een grootschalige kwantumcomputer met de eenvoudige toepassing van spanningen op een microchip.

Prof Hensinger zei:"De beschikbaarheid van een universele kwantumcomputer kan een fundamentele impact hebben op de samenleving als geheel. Het is zonder twijfel nog steeds een uitdaging om een ​​grootschalige machine te bouwen, maar nu is het tijd om academische excellentie te vertalen in daadwerkelijke toepassingen die voortbouwen op de sterke punten van het VK in deze baanbrekende technologie. Ik ben erg enthousiast om met de industrie en de overheid samen te werken om dit mogelijk te maken."

De mogelijkheden van de computer om op te lossen, uitleggen of ontwikkelen kan eindeloos zijn. Echter, zijn omvang zal allesbehalve klein zijn. De machine zal naar verwachting een groot gebouw vullen, bestaande uit geavanceerde vacuümapparatuur met geïntegreerde siliciummicrochips voor kwantumcomputers die individuele geladen atomen (ionen) vasthouden met behulp van elektrische velden.

De blauwdruk om dergelijke computers te ontwikkelen is openbaar gemaakt om ervoor te zorgen dat wetenschappers over de hele wereld kunnen samenwerken en deze briljante, baanbrekende technologie en om industriële exploitatie aan te moedigen.