Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Je kunt ook een cookievrije versie van de website bezoeken met minder functionaliteit. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , reacties: 26, views: 16.431 •

Onderzoekers van de Yale-universiteit hebben een methode ontwikkeld die hen in staat stelt qubits uit te lezen zonder de waarde van die qubits te be´nvloeden. Qubits zijn de informatiedragers in quantumcomputers en zijn zeer gevoelig voor externe invloeden.

Twee van de problemen bij het werken met qubits zijn het uitlezen van de quantumtoestand zonder deze te veranderen en het stabiliseren van de qubits. De levensduur is vaak slechts zeer kort: externe invloeden degraderen de integriteit van de data. Die eigenschappen maken het uitlezen van een qubit, het quantumcomputer-equivalent van een computerbit, lastig. Zodra de waarde van een qubit verandert, kan niet verder gerekend worden. Onderzoekers van de Yale-universiteit hebben echter een methode ontwikkeld om de veranderingen die door metingen en externe invloeden ontstaan te compenseren en zo de waarde van de qubit intact te houden.

De methode van de onderzoekers is gebaseerd op foutcorrectie: door continu de qubits te meten, kunnen de onderzoekers afwijkingen detecteren. Wanneer de oorzaak van de fouten bekend is, kunnen die door middel van een feedback-systeem gecorrigeerd worden. De qubits bestaan daarbij uit een circuit met een zogeheten Josephson junction, een supergeleidende qubit, en worden digitaal uitgelezen middels resonantie door capacitieve koppeling. Momenteel is het lezen van qubits nog beperkt tot slechts één qubit tegelijk, maar het team werkt aan het simultaan uitlezen van vele qubits.

Qubit-schakeling

Reacties (26)

Omdat vandaag de dag wel degelijk al zoveel anders is. Even gaan stellen dat een desktop PC nog steeds een kast is met een scherm naast, om dan te besluiten dat er "niet zoveel veranderd is", is kort door de bocht.
Die "200Mhz P6", of toch iets met vergelijkbare rekenkracht, zit nu in een klein kastje van een smartphone. Die heeft ook meer opslagcapaciteit, en beter internet (sneller, en draadloos).

Er is dus wel al veel veranderd, en we zijn van 56kbps naar megabit connecties gegaan. Dus stellen dat over nog eens 17 jaar de kans groot is dat er heel wat thin clients in omloop gaan zijn, is helemaal niet zo vreemd.

On topic: quantum computing is een leuk onderzoeksgebied, maar ik verwacht de eerste decennia niet veel op consumentenvlak. Dit zal nog wel een tijdje een strikt academische discipline blijven.
Dit is misschien iets te kort door de bocht! Dit type van qubits zijn eigenlijk niets meer dan een anharmonische elektrische resonator (een niet-lineair LC-circuit). De de non-lineariteit hier komt doordat de Josephson juncties (geplaatst in een ring) in het circuit een niet-lineaire inductieve respons hebben in functie van het magneetveld dat door de ring loopt.

Die anharmoniciteit heb je nodig om 1 energie transitie in de resonator te kunnen isoleren van de rest. Die 2 energie niveau's noem je dan 0 en 1. Anders zou je als je 1 transitie adresseert ook direct alle andere transities aanspreken.

De circuits hier worden afgekoeld tot maximaal enkele 10-tallen mK (vaak <20mK). Dit is niet enkel nodig om het geheel supergeleidend te maken (enkele graden K zou dan al volstaan want er wordt vaak Al of Nb gebruikt), maar ook omdat de omgevingstemperatuur significant lager moet zijn dan de energie die nodig is voor zo'n transitie (de frequentie van de qubit). Deze circuits werken meestal op ~10GHz, wat dan overeenkomt met enkele 100en mK. De qubit zou anders van "state" kunnen veranderen door energie op te nemen uit de omgeving.

Dit alles legt ook meteen uit waarom men bij qubits waarbij bv. een atoomtransitie, of fotonen gebruikt worden, men wel kan werken op kamertemperatuur. Die optische transities zijn namelijk veel hoger in energie dan de omgevingstemperatuur.

Dat het geheel supergeleidend is is ook belangrijk op zich omdat alle weerstand (en de ermee gepaard gaande dissipatie) de levensduur van de qubit vermindert. In een supergeleidend circuit is de weerstand uiteraard vele malen kleiner dan wanneer men normale metalen zou gebruiken.

Deze lage temperaturen (~10mK) zijn relatief eenvoudig te verkrijgen in labo's (lees: mits de benodigde gespecialiseerde apparatuur), maar liggen vooralsnog buiten het bereik van de gewone consument vanwege de hoge kost (zowel in aanschaf al in verbruik). Verder gebruiken we vaak relatief standaard microgolf apparatuur om de circuits uit te meten (type apparatuur die je ook zou terug vinden in een labo voor gsm apparatuur).

Off-topic: Wel leuk om nog eens iets op de frontpage van tweakers te zien dat zo dicht bij m'n eigen onderzoek hier in Zweden staat :)
Technisch gezien beginnen quantum computers misschien binnen bereik te komen (bijna alle puzzelstukken beginnen beschikbaar te komen), maar ik denk dat we dan eerst een computer type eniac gaan krijgen. Enorm groot en vooral onwaarschijnlijk duur!

De laatste "back-of-the-envelope"schatting die ik gehoord had was dat je ongeveer een 200 miljoen (!) qubits nodig had om enkele 100en logische qubits te implementeren (met een soort van error-correction). Als je dan weet dat het bovenstaande circuit een oppervlakte heeft van pakweg 1mm2, en je moet dat allemaal afkoelen, dan kan je al gaan rekenen. Bovendien heb je ook nog een pak extra controle lijnen nodig per qubit, die allemaal ook warmte geleiden naar de chip. Er zijn trouwens eigenlijk maar een handvol algoritmes beschikbaar voor zo'n computer.

Als je het mij vraagt zullen we eerst zogenaamde quantum simulatoren zien als "nuttige"toepassing. Daarvoor zijn de vereisten al meteen een pak lager, wat ze ook een pak realistischer maakt.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Populair: Gamescom 2014 Gamecontrollers Game-accessoires Smartphones Sony Microsoft Games Wetenschap Besturingssystemen Consoles

© 1998 - 2014 Tweakers.net B.V. Tweakers is onderdeel van De Persgroep en partner van Computable, Autotrack en Carsom.nl Hosting door True

Beste nieuwssite en prijsvergelijker van het jaar 2013