Wetenschappers werken al jaren aan de implementatie van quantum computing in de dagelijkse praktijk. Hoewel de eerste succesvolle demonstraties van dergelijke technologie aan het eind van de jaren negentig plaatsvonden, zijn kwantumcomputers kwetsbaar en hebben ze serieus onderhoud nodig om een soepele werking te garanderen, wat het maken ervan voor gebruik in alledaagse toepassingen een hele uitdaging maakt.
Een van de meest complexe onderdelen van een kwantumcomputer is de supergeleidende qubit, een onderdeel van kwantumcomputing dat inductoren en condensatoren bevat en vertrouwt op supergeleidende circuits. Volgens recent onderzoek kan de supergeleidende qubit echter krimpen dankzij wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology die een nieuw type qubit ontwikkelen met behulp van ultradunne materialen.
Een qubit is een moeilijk te begrijpen element van technologie omdat het alle onzekerheden van de kwantummechanica met zich meebrengt. Terwijl een normaal computerbit binair is, wat betekent dat het 1 of 0 is, kan een qubit tegelijkertijd 1, 0 of beide zijn. Dit komt door kwantumsuperpositie, waarbij twee verschillende golflengten of deeltjes kunnen worden gecombineerd zodat ze naast elkaar in dezelfde ruimte bestaan. In wezen kan een deeltje op twee plaatsen tegelijkertijd zijn, waardoor een qubit tegelijkertijd 1 of 0 kan zijn.Dit stelt kwantumcomputers in staat om ruimte te besparen voor gegevens en om algoritmen efficiënter uit te voeren.
Om te werken, moeten qubits worden bewaard bij een vriestemperatuur dichtbij het absolute nulpunt Kelvin. Dit maakt het bouwen van een kwantumcomputer duur en erg moeilijk. Omdat deze qubits ook individuele deeltjes gebruiken, kunnen ze erg kwetsbaar zijn voor andere trillingen, zelfs kleine. De meeste qubits bestaan uit een speciaal supergeleidend aluminium circuit dat een kwantumcomputer enorm zou kunnen maken.
Wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology dagen de conventionele grootte van qubits uit door ultradun materiaal te gebruiken. Deze materialen, zoals boornitride, zijn slechts enkele lagen dik. De onderzoekers gebruikten hexagonaal boornitride om de isolator in de qubit-condensator te vormen. Hierdoor kan de grootte van de condensator worden verkleind, waardoor de qubits in totaal kleiner worden. De onderzoekers ontdekten dat ze qubits kunnen maken die een honderdste kleiner zijn dan de traditionele grootte van het nieuwe materiaal.
Dit zal niet alleen helpen de grootte van de kwantumcomputer te verkleinen, maar ook de interferentie of overspraak tussen de qubits die de werking van de kwantumcomputer kunnen verstoren, verminderen.
Hoewel dit onderzoek suggereert dat er nog veel werk aan de winkel is, benadrukt het een belangrijke stap in de richting van het acceptabeler maken van kwantumcomputers. Met kleinere apparaten zal het voor de samenleving gemakkelijk zijn om deze machines te gebruiken, waardoor quantum computing een belangrijk onderdeel van onze toekomst wordt.
Lees ook:
- Europa's eerste kwantumcomputer met meer dan 5000 qubits is gelanceerd
- 100 jaar kwantumfysica: van theorieën uit de jaren twintig tot computers'uters