Kwantumuitdaging wordt anderhalve kilometer onder de grond opgelost

Straling vanuit de ruimte is een uitdaging voor kwantumcomputers, omdat hun rekentijd beperkt wordt door kosmische straling. Onderzoekers van de Chalmers University of Technology, Zweden, en de Universiteit van Waterloo in Canada gaan nu diep ondergronds op zoek naar een oplossing voor dit probleem – in een twee kilometer diepe mijn.

Een recent ontdekte oorzaak van fouten in kwantumcomputers is kosmische straling. Sterk geladen deeltjes uit de ruimte verstoren de gevoelige qubits en zorgen ervoor dat ze hun kwantumtoestand verliezen, evenals het vermogen om verder te rekenen. Daarom zullen kwantumonderzoekers uit Zweden en Canada hun krachten bundelen om een oplossing voor het probleem te vinden in de diepst gelegen cleanroom ter wereld – twee kilometer onder de grond.

Canadian Shield beschermt tegen kosmische straling

In het onderzoek zullen supergeleidende qubits, vervaardigd aan de Chalmers University of Technology, eerst bovengronds worden getest in zowel Zweden als Canada. Vervolgens zullen dezelfde qubits ver onder de Canadese grond worden getest, zodat de verschillen tussen de twee omgevingen kunnen worden bestudeerd. Met behulp van het twee kilometer dikke ‘grondschild’ dat de diepste schone kamer ter wereld in de Vales Creighton-mijn in Ontario omringt, kunnen de onderzoekers kosmische straling of radioactiviteit buitensluiten die anders de qubits erboven zouden hebben ‘uitgeschakeld’.

“Snolab heeft de laagste muonenflux ter wereld en beschikt over geavanceerde cryogene testmogelijkheden, waardoor het een ideale plek is om waardevol onderzoek naar kwantumtechnologieën uit te voeren”, zegt Jeter Hall, onderzoeksdirecteur bij Snolab.

De foutcorrectiemethoden die tegenwoordig op kwantumcomputers worden gebruikt, gaan ervan uit dat elke fout die door kosmische straling wordt veroorzaakt, onafhankelijk van elkaar optreedt. Dit is een onjuiste inschatting, omdat dit soort fouten doorgaans juist met elkaar correleren. De huidige foutcorrectiemethoden kunnen correlerende fouten niet corrigeren, wat betekent dat meerdere qubits tegelijkertijd hun kwantumstatus kunnen verliezen. Door het begrip van de qubit-processen te vergroten, willen de onderzoekers nu methoden vinden om het aantal gecorreleerde fouten te verminderen.