Doorbraak brengt eerste kwantumcomputer flinke stap dichterbij

Australische wetenschappers hebben een enorme doorbraak bereikt door op basis van een enkele atoom in silicium de eerste werkende kwantumbit te fabriceren. Daarmee komt de eerste kwantumcomputer wel heel dichtbij.

Een gewone computer werkt met bits: codes die bestaan uit nullen en enen. Kwantumcomputers gebruiken de kracht van atomen om informatie op te slaan. Deze tegenhangers van de bits worden ook wel kwantumbits of qubits genoemd. En nu zijn onderzoekers er dus in geslaagd om zo’n werkende qubit te maken. In het blad Nature beschrijven ze hoe ze erin slaagden om informatie op de spin, de magnetische oriëntatie van een elektron, gebonden aan een fosforatoom dat weer in een siliciumchip zat, te schrijven en af te lezen. “Voor het eerste hebben we aangetoond dat het mogelijk is om gegevens op de spin te plaatsen en te veranderen en zo een kwantumbit of qubit: de basiseenheid van data voor een kwantumcomputer, te vormen,” vertelt onderzoeker Andrew Dzurak.

Richting
Om een kwantumcomputer in staat te stellen om informatie op te slaan, moet deze twee dingen kunnen. Ten eerste moet deze in staat zijn om de spin van elektronen te bepalen (informatie te schrijven) en de spin van elektronen kunnen aflezen (informatie lezen). Deze twee vaardigheden samen vormen een kwantumbit. In 2010 slaagden onderzoekers er al in om de richting van de spin vast te stellen (lezen) en nu laten ze zien dat ze de richting ook kunnen bepalen (schrijven). En daarmee is de eerste werkende kwantumbit een feit.

Hoe?
Hoe hebben de onderzoekers dat voor elkaar gekregen? In het filmpje hieronder leggen ze dat haarfijn uit. “We zijn in staat om een elektron die bij één atoom hoort te isoleren, te meten en te controleren met behulp van een apparaat dat op een vergelijkbare manier werkt als de silicium computerchips van vandaag de dag,” vertelt onderzoeker Jarryd Pla.

Voordelen
“Dit is nog nooit eerder in silicium gedaan,” vertelt onderzoeker Andrea Morello. En dat terwijl silicium zoveel voordelen heeft. Wetenschappers kennen het door en door en het wordt al volop gebruikt. “Onze technologie is vrijwel hetzelfde als de technologie die nu al in ontelbaar veel alledaagse elektronische apparaten wordt toegepast.”

Met behulp van kwantumbits kan een kwantumcomputer met enorme snelheid heel ingewikkelde berekeningen uit gaan voeren. Een kwantumcomputer zou daarmee veel sneller zijn dan alle supercomputers van dit moment. De kwantumcomputers kunnen voor tal van doeleinden worden ingezet. Zo kunnen ze bijvoorbeeld helpen bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen. Dankzij de doorbraak van de wetenschappers komt de kwantumcomputer – die tot op heden enkel in theorie bestond – een stukje dichterbij. Binnen tien jaar zou het al mogelijk moeten zijn om een prototype te ontwikkelen.