Het grote struikelblok tot de kwantumcomputer is het behouden van de 'superpositie', het behouden van meer dan één fysieke staat tegelijkertijd. Een team onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) denkt dat de oplossing ligt in het gebruik van diamanten.
De onderzoekers van MIT hebben een feedback-control-systeem ontwikkeld welke gebruik maakt van synthetische diamanten. Deze kunnen een kwantum-superpositie vasthouden. Het hele proces wordt uitgelegd in het onderzoeksartikel genaamd "Coherent feedback control of a single qubit in diamond", gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
'In plaats van het gebruik van een klassieke controller om de feedback te implementeren, kunnen we nu een kwantum controller gebruiken, volgens Paola Cappellaro, de Associate Professor of Nuclear Science and Engineering op het MIT (op de foto hieronder). Omdat de controller kwantum is, is er geen meting meer nodig om na te gaan wat er aan de hand is, volgens Paola. Het probleem met het meten van de superpositie is dat het de superpositie vernietigd.
De gebruikte synthetische diamanten maken gebruik van een soort van leegstand, een missende koolstof kern binnenin het structurele 'traliewerk' van de diamant. Van de leegstand wordt gebruik gemaakt door het verwisselen van een naastgelegen koolstofatoom voor een stikstofatoom, resulterend in een stikstof-leegstand (SL). Als de SL blootgesteld wordt aan een sterk magnetisch veld (het team heeft een magneet aan de bovenkant van de diamant bevestigd), zal de elektronische spin zijn superpositie kunnen vasthouden zowel naar boven, beneden, of een superpositie van de twee.
Een dosis magnetronstraling brengt de elektronische spin van de SL in superpositie. Dan volgt er een flinke dosis radiofrequentie straling om de stikstofkern in een specifieke superpositie te brengen. Een minder krachtige, tweede dosis magnetronstraling verstrengelt de spin van de stikstof-leegstand en de stikstofkern, zodat ze afhankelijk van elkaar worden. Op dat moment kan de stikstofkern-qubit aan het werk gezet worden naast andere qubits om computaties uit te voeren. De onderzoekers hebben toegegeven verdere magnetronstraling te hebben toegepast om op fouten te testen.
Het belangrijkste aan dit verhaal is dat de stikstof-leegstand zijn superpositie 1.000 keer zo lang kan vasthouden als bij vorige experimenten, waardoor wellicht de kwantumcomputer weer een stap(je) dichterbij is gekomen. Daarnaast kunnen de onderzoekers nu de superpositie meten, zonder het direct te vernietigen, wat ook weer een stap vooruit is.
Bronnen: eTeknix, Computerworld
