Kwantumcomputer

Razendsnelle kwantumcomputer weer stapje dichterbij dankzij Belg
Een door de Belg Lieven Vandersypen geleid wetenschapsteam van de TU Delft en de Stichting FOM hebben opnieuw een stapje gezet in de richting van een toekomstige, supersnelle kwantumcomputer. Ze zijn erin geslaagd om twee spins, de elementaire bouwstenen van zo'n computer, betrouwbaar uit te lezen, zo staat in het jongste nummer van Science Express.
De voorbije jaren hebben Delftse wetenschappers grote vorderingen gemaakt bij het onderzoek naar kwantumberekeningen en de kwantumcomputer. Zo kunnen ze één enkel elektron opsluiten in een 'kwantumdoosje' (kwantumdot). De spin van het opgesloten elektron dient als kwantumbit (qubit), de elementaire bouwsteen van een toekomstige, supersnelle kwantumcomputer.
Spin
De spin is de draairichting van het elektron. Draait het elektron de ene kant op, dan is het een spin-up elektron; draait het de andere kant op, dan heet het een spindown elektron. Deze draairichtingen vertegenwoordigen de toestand '0' of '1' in een qubit.
Kwantumdots
De wetenschappers creëerden twee kwantumdots, met in beide een opgesloten elektron. De uitlezing gebeurt door elk elektron al dan niet uit de dot te laten wegspringen, afhankelijk van zijn spintoestand. Met een ladingsmeter meten de onderzoekers of het elektron wegspringt, en dan weten ze ook meteen wat de spintoestand was.
Dit gebeurt bovendien in één keer met een singleshotmeting, en ieder shot geeft de toestand van beide spins. Toen de onderzoekers twee spins in een zogeheten verstrengelde toestand brachten, gaven de twee spins steeds tegengestelde uitkomsten: als de ene down gaf, gaf de andere up, en vice versa, precies zoals voorspeld door de kwantumtheorie. Verstrengeling is een bijzonder kwantummechanisch verschijnsel dat van groot belang is voor kwantuminformatie. Twee verstrengelde spins kunnen niet los van elkaar gezien worden: hun toestanden zijn met elkaar verbonden, ook als ze zich op grote afstand van elkaar zouden bevinden.
Exchangegate
De Delftse onderzoekers hebben ook voor het eerst volledig aangetoond dat de zogeheten exchangegate tussen twee spins werkt. Daarbij duwen ze de spins voor een korte tijd (zo'n 10 nanoseconden) dichter bij elkaar, zodat die elkaars invloed voelen en hun spintoestand deels of geheel wordt uitgewisseld.
De huidige metingen bereikten een betrouwbaarheid van 86 procent. Maar dit kan door technische aanpassingen nog hoger. De resultaten suggereren duidelijk dat het mogelijk is om dubbele (of nog uitgebreidere) qubits uit te lezen, wat te gebruiken is om twee qubit-gates en correlaties te testen. Daarmee is weer een stap gezet op weg naar een functionerende kwantumcomputer. (belga/sam)
















