Een nieuwe spinoff van de Universiteit Twente wil lichtdeeltjes gebruiken om een quantumcomputer te maken. Voorlopig vooral voor academische toepassingen, maar wellicht kan de techniek in de verre toekomst ook nuttig zijn in een universele quantumcomputer.

Het bedrijf gaat chips bouwen die academici of bedrijven  kunnen gebruiken om lichtcomputers te maken. Dat de chip geschikt bleek voor quantumberekeningen, was gelukkig toeval. Jelmer Renema, CTO van de spinoff Quix, zat in Oxford waar hij zogenoemde quantumfotonica onderzocht. 'Daar ontdekte ik dat ze in Twente een chip hadden ontwikkeld die erg geschikt was voor ons onderzoek. Terwijl die chip eigenlijk voor iets heel anders was bedoeld.' Hij regelde dat de chip naar Oxford kwam, waar die inderdaad goed bleek te werken in experimenten.

Terug in Nederland besloot Renema met wat collega's een bedrijf te starten. De chip zal niet snel voor consumenten beschikbaar zijn. 'We richten ons voorlopig op academische toepassingen. Je kunt goed interacties tussen deeltjes simuleren met deze techniek, en dat is voor scheikundigen bijvoorbeeld interessant.'

 

Superpositie en verstrengeling

De chip heeft acht ingangen en acht uitgangen. Lichtdeeltjes kunnen in de chip op kruispunten van locatie wisselen. Daarbij kruisen de deeltjes elkaar en verstrengelen ze; een fenomeen uit de quantummechanica waardoor deeltjes afhankelijk van elkaar worden. Ondertussen kunnen ze op de 'wissels' in de chip ook in superpositie raken. 'Die superpositie kun je vergelijken met licht dat door een ruit valt: een deel reflecteert, een ander deel vliegt door de ruit heen. Je kunt van elk individueel deeltje niet zeggen of het wel of niet reflecteert; het verkeert in een quantumtoestand', legt Renema uit.
 

 


Omdat men lichtdeeltjes gebruikt, lijkt de techniek in niets op die van andere quantumcomputers. Die gebruiken qubits, deeltjes die ijskoud worden gehouden en als rekeneenheid fungeren. Lichtdeeltjes (fotonen) hoeven niet te worden gekoeld, wat het mechanisme in theorie makkelijk maakt. Maar fotonen hebben hun eigen problemen: ze vliegen snel weg, of worden geabsorbeerd door de omgeving. 'De chip die wij gebruiken is van siliciumnitride en dat is goed in het vasthouden van fotonen. Maar nog steeds komt slechts 40 % van de fotonen uit de chip. We werken nu om dat beter te maken.'

 

Grotere chips voor supercomputer

Daarnaast zal Quix proberen om grotere chips te maken. 'Als je 50 inputs en outputs hebt, heb je de rekenkracht van een supercomputer'. Zulke grote chips vragen nog veel onderzoek. Maar de 8x8-chip is ook al gewild. 'Dit is een nieuwe technologie waarmee veel universiteiten, bedrijven en overheden willen oefenen. De vraag is er al.'

Renema denkt niet dat de fotonencomputer op korte termijn de andere quantumcomputers zal verslaan. 'De technieken kunnen naast elkaar bestaan, en hebben voorlopig ook andere toepassingen. Als er, over een heleboel jaren, een universele quantumcomputer komt weet ik niet welke techniek die zal gebruiken. Dat weet niemand.'

Beeld: NASA Goddard Space Flight Center