Een onderzoeksteam van de University of Science and Technology in China heeft een nieuwe mijlpaal bereikt op het gebied van kwantum-computing. Met een apparaat dat minuscule deeltjes licht kan manipuleren, verwezenlijkte het team een nieuwe kwantumsuprematie-doorbraak.
Kwantumsuprematie houdt in dat een quantum apparaat in staat is om een taak uit te voeren die onmogelijk is of te lang duurt op klassieke computers. Het systeem, genaamd Jiuzhang, voert een kwantumberekening genaamd ‘Gaussian boson sampling’ uit, wat bewezen is onmogelijk te zijn voor een klassieke computer.
Jiuzhang slaagde erin Gaussian boson sampling te voltooien in slechts 200 seconden. Wetenschappers schatten dat dezelfde calculatie op ‘s werelds snelste supercomputer Fugaku 600 een miljoen jaar zou duren.
Sneller dan kwantumtechnologie van Google
Kwantumsuprematie is nog maar één keer eerder bereikt, toen onderzoekers van Google hun 54-qubit processor onthulden. Ze draaiden een testberekening in 200 seconden, een berekening die ‘s werelds snelste supercomputer 10.000 jaar zou kosten.
Om een kwantumcomputer bruikbaar te maken, is het de uitdaging om zoveel mogelijk qubits te creëren en te onderhouden. Er zijn verschillende manieren om dat te doen. De kwantumtechnologie van Google is dan ook compleet anders dan die van Jiuzhang.
Zo is de benadering van Google om te investeren in metaalgebaseerde superconducting qubits. Om superconducting qubits te controleren, moeten ze bewaard worden in extreem koude temperaturen. Daarom is het een uitdaging om deze technologie toe te passen in de praktijk. Doordat qubits extreem gevoelig zijn voor hun omgeving, is het daarbij moeilijk om apparaten op te schalen.
Jiuzhang maakt geen gebruik van metaaldeeltjes, maar van fotonen. Het apparaat is specifiek gebouwd voor één specifieke taak: Gaussian boson sampling. De taak bestaat uit het simuleren en voorspellen van het onregelmatige gedrag van fotonen.
Kwantum computing vooralsnog niet bruikbaar in de praktijk
In de praktijk is de Gaussian boson sampling-berekening beperkt bruikbaar. De enige concrete prestatie van Jiuzhang tot dusver is bewijzen dat het beter is dan klassieke computers in het oplossen van één specifieke taak. We hoeven voorlopig nog niet te verwachten dat er op grote schaal kwantumcomputers worden gebouwd om échte problemen op te lossen.
De waarde van het experiment zit er vooral in dat het bewijst dat licht-gebaseerde kwantumcomputers net zo veelbelovend kunnen zijn als de materie-gebaseerde variant. Tot nu toe was de aandacht vooral gevestigd op deze laatste variant.
De nieuwe mijlsteen die het Chinese onderzoeksteam heeft bereikt, geeft een nieuwe impuls aan de aanhoudende race om kwantumtechnologie te bouwen. De race om de beste kwantumcomputer gaat niet alleen tussen bedrijven, maar ook tussen landen. Zo is er een felle concurrentiestrijd gaande tussen China en de VS om wie de snelste computer kan bouwen.