Onderzoekers zetten wereldrecord voor innovatie in quantumcomputing

Een team van onderzoekers aan de University of Texas at San Antonio (UTSA) heeft een wereldrecord voor innovatie in quantumcomputing gevestigd. R. Tyler Sutherland, een assistent-professor in de afdeling Natuurkunde en Astronomie van de College of Sciences en de afdeling Elektrotechniek van de College of Engineering and Integrated Design, ontwikkelde een nieuwe theorie voor het recordbrekende experiment.

Sutherland heeft onderzoekservaring in quantumoptica en behaalde zijn Ph.D. aan de Purdue University. Vervolgens ging hij naar het Lawrence Livermore National Laboratory voor zijn postdoc, en zijn werk omvatte experimentele toepassingen voor quantumcomputers.

Het wereldrecord

Het team zette het wereldrecord voor de meest nauwkeurige entangling gate ooit gedemonstreerd zonder lasers. Een entangling gate creëert een operatie op het tweede van twee qubits die afhankelijk is van de toestand van de eerste.

Het artikel met de details van de nieuwe quantumcomputing-prestatie werd gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Het heet “High-fidelity laser-free universal control of trapped-ion qubits.”

“Bijvoorbeeld, als de toestand van qubit A 0 is, doet een entangling gate niets met qubit B, maar als de toestand van qubit A 1 is, dan keert de gate de toestand van qubit B van 0 naar 1 of van 1 naar 0,” zei hij. “De naam komt van het feit dat dit een quantummechanische eigenschap genaamd ‘entanglement’ tussen de qubits kan genereren.”

“Laser-vrije” entangling gates

Volgens Sutherland worden quantumcomputers gemakkelijker te gebruiken en goedkoper als de entangling gates “laser-vrij” worden gemaakt. In vergelijking met de tienduizenden dollars die een laser kost, is de prijs van een geïntegreerde schakeling veel lager en voert deze dezelfde acties uit.

“Laser-vrije poortmethoden hebben de nadelen van fotonverstrooiing, energie, kosten en kalibratie niet die typisch worden geassocieerd met het gebruik van lasers,” zei Sutherland. “Deze alternatieve poortmethode komt overeen met de nauwkeurigheid van lasers door in plaats daarvan microgolven te gebruiken, die minder duur en gemakkelijker te kalibreren zijn.”

Van de vele revolutionaire en veelbelovende toepassingen van quantumcomputers is een van de grootste hun vermogen om quantummechanische processen zelf te simuleren. Dit kan iets zijn als chemische reacties, en het kan de experimentele trial en error die nodig is om bepaalde problemen op te lossen, exponentieel verminderen. Quantumcomputers kunnen enkele van de meest complexe problemen in de informatica oplossen, en ze kunnen dit veel sneller doen dan klassieke supercomputers.

“In het algemeen is het doel van mijn onderzoek om de menselijke controle over quantummechanica te vergroten,” zei Sutherland. “Mensen de macht geven over een ander deel van de natuur geeft hen een nieuw instrumentarium. Wat ze uiteindelijk zullen bouwen met het is onzeker.”