Oostenrijkse kwantumcomputer klaar voor opschaling

Een team van Oostenrijkse en Amerikaanse wetenschappers denkt een schaalbare manier gevonden te hebben om een kwantumcomputer te bouwen. Hiervoor combineren ze calciumion-gebaseerde qubits met een manier om Shor’s algoritme efficiënter uit te voeren. In Science schrijven ze hoe ze met slechts vijf in plaats van zestien qubits het getal 15 kunnen ontbinden in factoren – het kleinste getal dat de werking Shor’s algoritme kan aantonen. Dat is weliswaar al eerder vertoond, maar nog niet op een manier die op te schalen is naar grotere aantallen qubits, aldus de onderzoekers van de universiteit van Innsbruck en van het MIT.

De aanpak gebruikt een techniek die bekend staat als qubit recycling. Normaal heeft Shor’s algoritme een werkgeheugen nodig van een aantal qubits dat afhangt van het getal dat ontbonden wordt. Met qubit recycling wordt een enkel qubit sequentieel gebruikt voor dit werkgeheugen. Hierdoor zijn weliswaar meer verwerkingsstappen nodig, maar dit aantal neemt slechts lineair toe met de grootte van het getal.

De universiteit van Innsbruck implementeerde het principe met een ionenval waarin ze vijf calciumionen dicht genoeg bij elkaar konden plaatsen om een onderlingen invloed uit te oefenen. Met precies getimede laserpulsen kon elk qubit apart beïnvloed worden. Vier van de qubits konden zo doende voor logische bewerkingen worden ingezet, en de vijfde als werkgeheugen.