17 feb. 1999
2 minuten
Het maken van de eerste werkende kwantumcomputerschakeling. Dat is de ambitie van de nanowetenschappers Leo Kouwenhoven en Lieven Vandersypen (TU Delft) en Carlo Beenakker (Universiteit Leiden). Sinds 2004 werkt het drietal met steun van de NWO-stichting FOM aan het natuurkundige fundament onder de potentieel razendsnelle kwantumcomputer. Nu achten ze de tijd rijp om de stap te zetten richting een werkende computerschakeling, mede gebaseerd op het recent ontdekte Majorana-deeltje. De Europese Unie gaat dit onderzoek met 15 miljoen euro financieren.
In hun nieuwe lab denken de wetenschappers het grootste struikelblok uit de weg te kunnen ruimen voor het maken van een kwantumcomputer: kwantumdecoherentie. Kwantumdeeltjes hebben de bijzondere eigenschap om twee dingen tegelijk te kunnen zijn of doen, maar zijn daarbij erg gevoelig voor verstoringen door andere deeltjes in hun omgeving. Door die verstoring gaat de kwantumtoestand verloren.
Experimentele schakeling
"De belangrijkste vraag is dus: hoe zorg je ervoor dat dit niet gebeurt? Het is al moeilijk genoeg om dat bij één schakeling (qubit) te bewerkstelligen, laat staan in het circuit van duizenden tot miljoenen qubits waaruit een kwantumcomputer is opgebouwd. Als maar één van die qubits ten prooi valt aan decoherentie, mislukt de hele kwantumberekening", stelt Leo Kouwenhoven. "Het onderzoek in Delft en Leiden is intussen zover gevorderd dat we verwachten in de komende jaren een experimentele computerschakeling te bouwen waarin die kwantumtoestand is beschermd. Daarbij speelt het recent door ons ontdekte Majorana-deeltje een belangrijke rol. Als het werkt, hebben we de belangrijkste bouwsteen voor de kwantumcomputer te pakken."
Qubits
De huidige computers zijn gebaseerd op het principe dat getallen, bits genoemd, 0 of 1 kunnen zijn. Door steeds weer optellen en aftrekken, komt een computer uiteindelijk bij de uitkomst van een berekening. Een kwantumcomputer werkt anders. Die is gebaseerd op de kwantummechanica, waarin deeltjes twee eigenschappen tegelijk kunnen hebben. De bits in een kwantumcomputer (qubits), kunnen op een en hetzelfde moment 0 en 1 zijn. Dat maakt het mogelijk om een berekening, die normaal gesproken uit elkaar opvolgende stappen bestaat, in één keer en dus veel sneller uit te voeren.
ERC Synergy Grant
Het onderzoek wordt gefinancierd met een ERC Synergy Grant, een nieuwe Europese subsidie voor samenwerkende topwetenschappers. Om alle benodigde expertise bij elkaar te brengen, bestaat het team verder uit de Delftse onderzoekers Erik Bakkers, Leonardo DiCarlo, Ronald Hanson en Yuli Nazarov. Een belangrijk deel van de subsidie zal worden gebruikt voor de realisatie van een nieuw laboratorium (zie illustratie). Van de ruim 700 aanvragen die begin 2012 werden ingediend, is na drie selectierondes uiteindelijk slechts 1,5% gehonoreerd.
Anderen lazen ook
