17 feb. 1999
1 minuut
Voor kwantumcomputers die problemen te lijf kunnen die de klassieke supercomputer niet meer aankan – ‘quantum supremacy’ – is vijftig een kritiek getal. Experimenten die kwantumsuprematie aantonen, moeten met minstens 50 ‘qubits’ werken. Voor kwantumcomputers die met licht werken, is dit niet anders: in dat geval heb je 50 fotonen nodig. Maar dat moeten dan wel ‘perfecte’ fotonen zijn, anders doen ze de kracht van kwantum juist teniet. Die perfectie maakt het wel lastig. En toch is het mogelijk, aldus onderzoekers van de Universiteit Twente, door te sleutelen aan de structuur van het optische kristal in een veelgebruikte lichtbron.
Zij publiceren erover in Physical Review A.
Wat is een perfect foton? Het kan zijn dat de kwantumlichtbron al te grote verliezen heeft, dan komt een ‘beloofd’ foton toch niet altijd aan. Een foton dat onderweg is in een stelsel van lichtgeleidende kanaaltjes kun je ook kwijtraken en daarmee ook de resultaten van de kwantumberekeningen. Maar de beschikbare lichtbronnen produceren vooral fotonen die net niet helemaal identiek zijn. Het een is rood, het ander iets meer oranje, bijvoorbeeld: ze hebben veel gemeenschappelijk, toch is het verschil te groot. Een filter gebruiken om ze allebei rood te maken, lijkt dan het meest logisch. Toch gaat dan een deel van elk foton verloren. Vaak zijn kwantumberekeningen dan niet meer mogelijk, de imperfecties blijven aan elkaar gekoppeld. Of, ondanks de tekortkomingen functioneert het wel, maar blijft het maximaal haalbare aantal ver onder de 50.
Kristalstructuur
De onderzoekers hebben nu bekeken of je het probleem bij de bron kunt aanpakken, door de kristalstructuur van de kwantumlichtbron te verbeteren. Door te spelen met de voorkeursrichtingen in het kristal, en die op te delen in domeinen, is het mogelijk om het licht precies de gewenste eigenschappen mee te geven. Het wordt dan beter mogelijk om het minimum van 50 te bereiken. Met vaste domeinen in het kristal wordt al decennia gewerkt, het is de kunst om de domeinen juist te variëren om het licht ‘op maat te maken’. Zo ver is het nog niet, al wordt op verschillende plekken in de wereld gewerkt aan deze manier van manipuleren van licht. De nieuwe publicatie helpt in elk geval bij het verbeteren van deze technologie en bij het perfectioneren van de fotonen.
Anderen lazen ook
