Fujitsu en QuTech hebben een foutkans van minder dan 0,1 procent bereikt in een volledige set kwantumpoorten op basis van diamantspin-qubits, waarmee ze de drempel voor kwantumfoutcorrectie overschrijden.
Fujitsu en QuTech hebben voor het eerst een foutkans van minder dan 0,1 procent gerealiseerd in een volledige set van universele kwantumpoorten gebaseerd op diamantspin-qubits. Daarmee overschrijden ze de grens voor kwantumfoutcorrectie, wat een belangrijke stap betekent richting fouttolerante kwantumcomputers.
Getrouwheid boven 99,9 procent
De onderzoekers van QuTech, een onderzoeksinstituut op gebied van kwantumtechnologie van de TU Delft, maakten gebruik van diamantkristallen met een extreem lage concentratie koolstof-13-isotoopen. Die aanpak minimaliseerde het omgevingsgeluid en verbeterde de stabiliteit van de qubits. De qubits zijn opgebouwd rond zogenaamde NV-centra in diamant, waarbij de spin van een elektron en een stikstofkern worden gebruikt als qubits.
Om de prestaties te meten, paste het team een methode toe genaamd poortsettomografie. Deze techniek maakt het mogelijk om de foutparameters van poorten zeer gedetailleerd in kaart te brengen. Door het combineren van zuivere materialen, nauwkeurige pulstechnologie en meetmethoden werd een getrouwheid van meer dan 99,9 procent bereikt bij zowel één- als twee-qubitoperaties. Dit resultaat overstijgt de foutcorrectiedrempel die nodig is om schaalbare kwantumcomputers te bouwen.
Op weg naar schaalbare systemen
De gebruikte diamantspin-qubits bieden volgens de onderzoekers verschillende voordelen. Ze zijn minder gevoelig voor ruis, kunnen werken bij relatief hoge temperaturen en maken optische verbindingen mogelijk via fotonen. Dat opent perspectieven voor schaalbare systemen en netwerken van kwantumcomputers.
lees ook
D-Wave test kwantum blockchain met vier kwantumcomputers
Fujitsu en QuTech plannen verdere samenwerking om het aantal qubits uit te breiden en optische koppelingen en besturingscircuits te ontwikkelen. Op termijn willen de partijen een prototype van een diamantspin-kwantumcomputer bouwen. Ze zetten daarbij ook in op integratie met cryo-CMOS-technologie, die geschikt is voor toepassingen bij lage temperaturen.