Onderzoekers van de Britse University of Essex hebben een blauwdruk gepubliceerd voor een grote quantumcomputer. Volgens hen zijn alle individuele onderdelen inmiddels ver genoeg om ze samen te voegen tot een bruikbare quantum-pc.

Deze computer zou dan wel even groot zijn als een voetbalveld en ruim 100 miljoen GBP kosten. Dat zijn praktische problemen, maar technisch is het volgens de bedenker Winfried Hensinger allemaal mogelijk. Hij publiceerde plannen in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances.

Het gaat om een zogenoemde 'gevangen-ion-computer', waarin de ionen, die als 'bits' van de computer dienen, met een magneetveld worden vastgezet en gemanipuleerd. Die methode om quantumbits (qubits) te maken is niet nieuw. Sterker nog: het onderzoek ernaar is volgens Hensinger inmiddels volwassen genoeg om het op te schalen. 'Er is nu een duwtje van een systeemingenieur nodig', zoals Hensinger vertelt aan Nature.

 

 

Optimistisch

Het lijkt een zeer optimistische kijk op de huidige staat van de quantumcomputer. Hoewel onderzoekers wereldwijd steeds meer qubits kunnen maken, kost dat veel moeite, zijn ze niet altijd even robuust en betrouwbaar en zijn de kosten per qubit hoog. Allemaal barrières voor een nuttige quantumcomputer, die honderden of duizenden qubits vereist.

Volgens Hensinger zijn dat in ieder geval niet de grootste problemen. Hij besloot om zich niet in de piepkleine details te verliezen, maar naar het grotere geheel te kijken: wat is er nodig om een quantumcomputer te bouwen? Daarbij moet men bijvoorbeeld denken aan een manier om de geproduceerde hitte af te voeren, iets waar quantumonderzoekers zich nu nauwelijks druk om maken.

Het voetbalveld vol qubits - elke afzonderlijke qubit heeft met koeling en dergelijke al gauw een omvang van enkele decimeters-  zal niet worden bestuurd met lasers, zoals het nu vaak in de laboratoria gebeurt. Dat zou technisch haast onhaalbaar zijn, omdat elk ion dan apart moet worden aangestuurd. In plaats daarvan stellen de onderzoekers een microgolf-veld voor, waarin met kleine stroompulsjes individuele ionen kunnen worden gepakt . Op die manier kan de status van een qubit worden aangepast. Of die methode op die schaal nauwkeurig genoeg is, is nu nog moeilijk te zeggen.
 

Voorbeeld van een aantal aan elkaar geschakelde modules. Op deze manier is de quantumcomputer naar elke gewenste grootte te bouwen.

 

Invloed

'Blauwdrukken voor grote computer komen vaker langs,' vertelt Lieven Vandersypen van QuDelft. Voor gedetailleerd commentaar op het artikel van Hensinger had hij nog gelegenheid. 'Maar dit lijkt er weer zo een. Ik weet niet of het veel waarde heeft.' Aan de andere kant vertelde een Australische quantumprof aan Nature dat dit artikel veel invloed kan hebben op de gemeenschap. Weinig onderzoekers kijken op deze schaal naar quantumcomputers.'

Het is dus vooral de afmeting die er hier toe doet. Hoewel quantumonderzoek grote stappen maakt, is het echter maar de vraag of het ontwerp ooit gebouwd kan worden. Grote bedrijven als IBM en Intel worstelen al tijden met computers die slechts een paar qubitsomvatten. Dat opschalen naar duizenden van deze lastige deeltjes is geen sinecure.