Kwantumcomputers die tot nu toe zijn ontwikkeld, zijn unieke apparaten die hele laboratoria vullen. Nutsvoorzieningen, natuurkundigen van de Universiteit van Innsbruck hebben een prototype gebouwd van een ionenval-quantumcomputer die in de industrie kan worden gebruikt. Hij past in twee 19-inch serverracks zoals die in datacenters over de hele wereld te vinden zijn. De compacte, zelfvoorzienend apparaat laat zien hoe deze technologie binnenkort toegankelijker zal zijn.

In de afgelopen drie decennia is fundamentele basis voor het bouwen van kwantumcomputers is gepionierd aan de Universiteit van Innsbruck, Oostenrijk. Als onderdeel van het EU-vlaggenschip Quantum Technologies, Onderzoekers van de afdeling Experimentele Fysica in Innsbruck hebben nu een demonstrator gebouwd voor een compacte kwantumcomputer met ionenval. "Onze experimenten met kwantumcomputers vullen gewoonlijk laboratoria van 30 tot 50 vierkante meter. " zegt Thomas Monz van de Universiteit van Innsbruck. "We waren nu op zoek om de technologieën die hier in Innsbruck zijn ontwikkeld in de kleinst mogelijke ruimte in te passen en tegelijkertijd te voldoen aan de standaarden die algemeen worden gebruikt in de industrie." Het nieuwe apparaat wil laten zien dat kwantumcomputers binnenkort klaar zullen zijn voor gebruik in datacenters. “We hebben kunnen laten zien dat compactheid niet ten koste hoeft te gaan van functionaliteit, ", voegt Christian Marciniak van het team van Innsbruck toe.

De afzonderlijke bouwstenen van 's werelds eerste compacte kwantumcomputer moesten aanzienlijk worden verkleind. Bijvoorbeeld, het middelpunt van de kwantumcomputer, de ionenval geïnstalleerd in een vacuümkamer, neemt slechts een fractie van de voorheen benodigde ruimte in beslag. Het werd aan de onderzoekers verstrekt door Alpine Quantum Technologies (AQT), een spin-off van de Universiteit van Innsbruck en de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen die een commerciële kwantumcomputer wil bouwen. Andere componenten werden bijgedragen door het Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering in Jena en laserspecialist TOPTICA Photonics in München, Duitsland.

Tot 50 kwantumbits

De compacte kwantumcomputer kan autonoom worden bediend en is binnenkort online programmeerbaar. Een bijzondere uitdaging was om de stabiliteit van de kwantumcomputer te waarborgen. Quantumapparaten zijn erg gevoelig en worden in het laboratorium met behulp van uitgebreide maatregelen beschermd tegen externe storingen. wonderbaarlijk, het team van Innsbruck is erin geslaagd deze kwaliteitsstandaard ook op het compacte apparaat toe te passen, waardoor een veilige en ononderbroken werking wordt gegarandeerd.

Naast stabiliteit, een beslissende factor voor het industriële gebruik van een kwantumcomputer is het aantal beschikbare kwantumbits. Dus, in haar recente financieringscampagne, de Duitse regering heeft zich ten doel gesteld om in eerste instantie demonstratie-quantumcomputers te bouwen met 24 volledig functionele qubits. De kwantumfysici van Innsbruck hebben dit doel al bereikt. Ze waren in staat om tot 24 ionen individueel te besturen en met succes te verstrengelen met het nieuwe apparaat. "Tegen volgend jaar, we willen een apparaat kunnen voorzien van maximaal 50 individueel aanstuurbare quantumbits, " zegt Thomas Monz, nu al naar de toekomst kijken.