Imec en Diraq maken silicium-spin-qubits op industriële schaal

Imec en kwantumcomputeraar Diraq hebben silicium kwantumdot-qubits, geproduceerd met industriële chiptechnologie, berekeningen laten uitvoeren met een recordnauwkeurigheid. 

De resultaten zijn gepubliceerd in Nature.

Voor het eerst presteert een spin-qubit-apparaat dat met industriële productiemethoden is gemaakt even goed als de beste prototypes uit het lab. De onderzoekers rapporteren een systematische nauwkeurigheid van meer dan 99 procent bij een reeks operaties met één en twee qubits. Ook het voorbereiden en uitlezen van de qubits gebeurde bijna foutloos (met een betrouwbaarheid van meer dan 99.9 procent).

Die observatie maakt van silicium-spin-qubits een beloftevolle kandidaat om uit te groeien tot de bouwsteen van de toekomstige kwantumcomputer. Silicium qubits hebben het voordeel dat ze gebruik kunnen maken van de technologieën waarin de halfgeleiderindustrie al een halve eeuw heeft geïnvesteerd om steeds geavanceerdere chips te ontwikkelen. De qubits uit deze studie worden gemaakt op basis van kwatumdots: door een elektron op te sluiten in een nanostructuur van het silicum kan je de spin-toestand van dat elektron gebruiken om kwantuminformatie op te slaan. Dankzij hun nanoschaal kunnen er in principe miljoenen kwantumdots op één chip worden geïntegreerd.

Miljoenen qubits zijn nodig om een kwantumcomputer te bouwen die nuttige toepassingen mogelijk maakt, zoals het ontwikkelen van nieuwe medicijnen of het simuleren van natuurkundige processen. Op dat punt zijn we nog lang niet, maar deze aanpak – die gebruik maakt van bestaande chipproductieprocessen – toont wel een veelbelovende weg daarnaartoe.

Kristiaan De Greve, directeur kwantumcomputing bij imec. “En we zien nog ruimte voor verbetering: aangezien de fouten vooral voortkomen uit variaties in het siliciummateriaal, en niet door storingen uit de industriële omgeving, kunnen we de betrouwbaarheid verder opdrijven door de siliciumlaag aan te passen.”