Wetenschappers maken snelle schakelaars voor kwantumcomputers

Wetenschappers hebben een manier gevonden om snelle aan/uit-schakelaars te maken voor kwantumsystemen. De techniek werkt met een laserpuls die atomen in superpositie brengt en moet tot duizend keer sneller zijn dan wat voorheen mogelijk was.

De schakeltechniek voor kwantumcomputers is ontworpen door de University of Surrey in Guildford, vlakbij Londen. Volgens de wetenschappers werkt de techniek met het in superpositie brengen van een fosfor-atoom in een silicium-chip. Superpositie houdt min of meer in dat een deeltje zich gelijktijdig in de 'aan'- en 'uit'-stand kan bevinden, totdat het vervalt. Dat kan bijvoorbeeld door een meting aan het deeltje.

Aan de University of Surrey ontdekten onderzoekers dat het mogelijk is om met zeer korte laserpulsen de atomen in superpositie te brengen. Vervolgens slaagden zij erin om binnen een paar biljoenste van een seconde opnieuw het atoom in superpositie te brengen; dat gebeurde op het moment dat een tweede laserpuls het atoom raakte. Met deze korte pulsen kan dus snel geschakeld worden tussen verschillende staten.

Tijdens de experimenten werd ontdekt dat de staat van superpositie ook behouden blijft als er elektronen rond het fosforatoom 'rondzweven'. Dat gebeurt bijvoorbeeld als er stroom op het systeem wordt gezet. De stabiliteit van superpositie is belangrijk omdat het de betrouwbaarheid verhoogt van de kwantuminformatie die is opgeslagen in de staat van atomen.

De nieuwe technologie moet bijdragen aan de ontwikkeling van kwantumcomputers. Het snel schakelen tussen 'aan'- en 'uit'-standen moet helpen bij het snel uitvoeren van berekeningen die werken met qubits, de kwantumvariant van conventionele bits. In de toekomst willen de onderzoekers bekijken of zij hun schakelmethode kunnen opschalen, om zo de bouwstenen voor kwantumcomputers groter te maken.

Reacties (19)

[BartOtten]

Ik volg het niet. Van superpositie naar superpositie is van aan-uit naar aan-uit. Is het bij een schakelaar niet de bedoeling dat die juist 1 status heeft?

[Rob_03]

Ik heb ook even last van . Hoewel je geloof ik ook wel een beetje moet zijn wil je hier op komen.

[StGermain]

Gelukkig is er tweakers.net waar het prima uitgelegd staat reviews: Kwantumcomputers: razendsnel rekenen op de kleinste deeltjes

[Rob_03]

Bedankt en natuurlijk respect hoor voor diegene die dit snappen. Ik ben helaas geboren met een p75 onder me dakje.

[Kain_niaK]

Het is eigenlijk heel eenvoudig. Alles = Alles
meer hoef je niet te weten.

[Squ1zZy]

Ik denk dat het meer te maken heeft dat een bit sneller van status kan veranderen en dus de rekenkracht van de kwantumcomputer vele malen sneller is?

"Met deze korte pulsen kan dus snel geschakeld worden tussen verschillende staten."

Helaas niet toepasbaar bij een "normale" computer, maar blijkbaar wel bij kwantumcomputers?

[JMazzz]

Ja, bij normale computers probeer je te voorkomen dat een schakelaar aan en uit staat op t zelfde moment xd

[Egocentrix]

Bij een kwantumcomputer gaat het niet zozeer om 'sneller', maar door het gebruik van qubits (die in superpositie kunnen zijn van twee staten) is de werking fundamenteel anders dan die van een klassieke computer. Hierdoor zijn er programma's te bedenken zoals http://en.wikipedia.org/wiki/Shor%27s_algorithm, die niet per se sneller zijn in absolute zin, maar de rekentijd schaalt wel een stuk gunstiger met de grootte van de getallen waar je mee rekent.

[nickmerkus]

Net als dat het getal "oneindig" niet het zelfde is als 2 keer oneindig. Is de eerste aan-uit positie niet hetzelfde als de 2e aan-uit positie. En is er dus geschakkelt.

[Egocentrix]

Precies! Als ik het goed begrijp is het met deze techniek mogelijk om binnen een paar picoseconden te schakelen tussen bijvoorbeeld (30% aan + 70% uit) en (60% aan + 40% uit). Nou zijn die percentages niet exact hoe het werkt, maar het geeft wel mooi aan hoe er verschillende superposities van aan en uit kunnen bestaan.

[Verwijderd]

Even een wiskundige correctie: oneindig maal x en oneindig plus x zijn gelijk aan oneindig (groot al dan niet klein) of 0. De reden hiervoor is dat het getal al oneindig is en je er dus niks bij op kan tellen. In wiskundige termen worden limieten hiervoor gebruikt als bewijs.

Zie ook Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Infinity

[henkbas]

zonder echt de ins en outs van kwantum computing te kennen is het nou juist het feit dat beide tegelijk mogelijk is de kracht ten opzichte van traditionele schakelingen...

[JMazzz]

Nee, het idee van kwantumcomputers is dat een bit 1 en 0 tegelijk kan zijn, en een schakelaar dus ook aan en uit. Hierdoor zou dit veel sneller zijn dan als een bit alleen 1 of 0 kan zijn, zoals nu.

[Swerfer]

In de toekomst willen de onderzoekers bekijken of zij hun schakelmethode kunnen opschalen, om zo de bouwstenen voor kwantumcomputers groter te maken.

Haha, en met de huidige chips proberen ze juist steeds verder te downscalen... Er zal wel wat anders bedoeld worden...

[Reactie gewijzigd door Swerfer op 23 juli 2024 13:11]

[janwillemCA]

Volgens mij staat er precies wat er bedoeld wordt.

[matjojo]

Ik denk dat er bedoelt met met opschalen: Meer samen kunnen laten werken.
en met de downscalen: evenveel of meer transistors kleiner maken.

[subroutine]

kijk anders eens bij een van deze sites,

www.qutech.nl
of
qt.tudelft.nl

deze vak groepen binnen de Technische natuurkunde faculteit heeft de afgelopen tijd best wel wat belangstelling gehad van een aantal grote "sponsoren"
onlangs zijn ze ook nog eens icoon van Nederland geworden, best handig om een directe lijn naar een minister te hebben. http://qutech.nl/news/

zo als gewoontekijk krabt te DWDD net aan de oppervlakte maar er staan genoeg andere artikelen.

[flabber]

Het artikel doet ten onrechte voorkomen dat men in Surrey met lasers heeft zitten spelen, maar dat is helemaal niet het geval.
Het gaat hier om een gecombineerd onderzoeksteam van 5 universiteiten/instellingen iot Engeland, Zwitserland en Nederland.

Zoals de onderzoeksleider zegt:

We put the atoms into a superposition state with a very short (a few trillionths of seconds) laser pulse from the FELIX laser facility, and then, we showed we can create a new superposition which depends on the exact time at which a second laser pulse arrives.

Wel jammer dat ze niet zeggen dat die state-of-the-art laser FELIX in Nederland (Nijmegen) staat:.

[Goost]

Het is een mooie ontwikkeling.

Echter is wel de vraag hoe nauwkeurig een schakelaar is uit te lezen. Als er met licht wordt gelezen/geschreven, ben je qua grootte van de schakelaar afhankelijk van de golflengte van het benodigde licht.

Verder vraag ik me af in hoeverre alle schakelaars ook schakelen door de lichtpuls: schakelen 100% van de moleculen, of slechts een deel ervan. (Je zal met een laser meerdere moleculen raken, niet slechts 1.) Je hebt niets aan een schakelaar met moleculen als slechts 50% schakelt.