Onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen hebben hun kwantumtechnologie zo ver ontwikkeld dat de klassieke computertechnologie het niet langer kan bijbenen. Ze hebben een chip ontwikkeld die, met financiële steun, kan worden opgeschaald en gebruikt om de kwantumsimulator van de toekomst te bouwen. Hun resultaten zijn nu gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .

Eerst kwam Google. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Niels Bohr Institute van de Universiteit van Kopenhagen in samenwerking met de Universiteit van Bochum hebben zich bij Google aangesloten in de race om 's werelds eerste kwantumcomputer te bouwen met wat zij een 'grote doorbraak' noemen.

"We beschikken nu over de tool die het mogelijk maakt om een ​​kwantumsimulator te bouwen die beter presteert dan een klassieke computer. Dit is een grote doorbraak en de eerste stap op onbekend terrein in de wereld van de kwantumfysica, " stelt professor Peter Lodahl, Directeur van het Centrum voor Hybride Quantum Netwerken (Hy-Q).

specifiek, de onderzoekers ontwikkelden een nanochip van minder dan een tiende van de dikte van een mensenhaar. Door de chip kunnen ze voldoende stabiele lichtdeeltjes produceren, bekend als fotonen, gecodeerd met kwantuminformatie om de technologie op te schalen, en daarbij, kan bereiken wat bekend staat als 'kwantumvoordeel':de toestand waarin een kwantumapparaat een bepaalde rekentaak sneller kan oplossen dan 's werelds krachtigste supercomputer.

Hoewel de onderzoekers nog een echt 'kwantumvoordeel'-experiment moeten uitvoeren, hun artikel in wetenschappelijke vooruitgang bewijst dat hun chip een kwantummechanische hulpbron produceert die kan worden gebruikt om 'kwantumvoordeel' te bereiken met reeds gedemonstreerde technologie.

Om deze toestand te bereiken, moet men ongeveer 50 kwantumbits kunnen besturen, "qubits" - het kwantumfysica-equivalent van de binaire bits van nullen en enen die in onze klassieke computers worden gebruikt - in een uitgebreide experimentele opstelling die ver buiten de eigen financiële middelen van de universiteit ligt.

"Het zou ons 10 miljoen euro kunnen kosten om een ​​echt experiment uit te voeren dat tegelijkertijd 50 fotonen controleert, zoals Google het deed met supergeleidende qubits. Dat kunnen we ons simpelweg niet veroorloven. Echter, wat wij als wetenschappelijke onderzoekers kunnen doen is een fotonenbron ontwikkelen en bewijzen dat deze kan worden gebruikt om 'kwantumvoordeel' te behalen. " legt assistent-professor Ravitej Uppu uit, hoofdauteur van de resultaten.

"Ondertussen, we zullen onze fotonenbronnen gebruiken om nieuwe en geavanceerde kwantumsimulators te ontwikkelen om complexe biochemische problemen op te lossen die, bijvoorbeeld, worden gebruikt om nieuwe medicijnen te ontwikkelen. Dus, we bereiden al de volgende stappen voor de technologie voor. Als je aan een universiteit zit, kun je de basis van een technologie leggen en de mogelijkheden demonstreren, terwijl de definitieve opschaling van technologie grotere investeringen vereist. We zullen werken aan de oprichting van een sterk Europees consortium van academische en industriële partners met een focus op het bouwen van fotonische kwantumsimulators met 'kwantumvoordeel, '", vervolgt Peter Lodahl.

Een mooie toekomst voor het opschalen van kwantumcomputers In de wereld van qubit-ontwikkeling voor kwantumcomputers bestaan ​​verschillende scholen, afhankelijk van met welke "kwantumbouwstenen" men begint:atomen, elektronen, of fotonen. Elk platform heeft voor- en nadelen, en het blijft moeilijk te voorspellen, welke technologie zal zegevieren.

Het belangrijkste voordeel van op licht gebaseerde kwantumcomputers is dat er al technologie beschikbaar is om op te schalen naar vele qubits vanwege de beschikbaarheid van geavanceerde fotonische chips, die zijn ontwikkeld voor de telecomindustrie. Een grote uitdaging bij het genereren van fotonqubits was om dit met voldoende hoge kwaliteit te doen. Dit is precies waar de Kopenhagen-onderzoekers hun doorbraak bereikten.

"Denemarken en Europa hebben trotse tradities in onderzoek naar kwantumoptica, en tegelijkertijd een sterke telecomindustrie en infrastructuur. Het zou heel spannend zijn om deze krachten te combineren in een grootschalig initiatief voor fotonische kwantumcomputers. Het zou fantastisch zijn om deel uit te maken van een proces dat zich uitstrekt van fundamentele kwantumfysica tot nieuwe technologische toepassingen, ', zegt Peter Lodahl.