Een van de kandidaten voor een toekomstige, realistisch inzetbare quantumcomputer is een halfgeleiderqubit op basis van spin. Deze hebben verschillende voordelen, zoals relatief lange perioden waarin de deeltjes gebruikt kunnen worden, kleine voetafdruk, mogelijkheid tot opschalen en compatibiliteit met de huidige geavanceerde productieprocessen voor halfgeleiders. Een grote drempel tot nu toe was de nauwkeurigheid van klassieke berekeningen. 01 + 01 is namelijk altijd 10, en als de quantumcomputer een ander resultaat geeft is deze al bij voorbaat ongeschikt. Hoe hoger de nauwkeurigheid hoe beter quantum ingezet kan worden in echte toepassingen.
Onderzoekers van QuTech, een samenwerking tussen de TU Delft en TNO, claimen nu de grens van 99 procent betrouwbaarheid voor twee qubitpoorten doorbroken te hebben. De paper "Computing with spin qubits at the surface code error threshold" over het experiment wordt besproken in het prestigieuze magazine Nature en het onderzoek wordt getoond op de voorpagina. Twee onafhankelijke artikelen van de University of New South Wales in Sydney en het Japanse onderzoeksinstituut RIKEN rapporteren soortgelijke resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift.
Dit doel van 99 procent voor enkele en dubbele qubit-gates staat al lange tijd in het vizier. Voor enkele quantumbits was al een nauwkeurigheid van 99,9% behaald, maar die van dubbele qubits schommelde tussen de 92 en 98 procent. Nu is voor beide typen een betrouwbaarheid boven de 99,5 procent behaald. Xiao Xue, de hoofdauteur van het artikel, zegt dat dit de geloofwaardigheid van halfgeleiderqubits ten goede komt, niet alleen voor schaalbaarheid maar nu ook voor de hoge betrouwbaarheid.
Hiervoor is een dubbele quantumdot gebruikt in een met isotopen verrijkt 28Si/SiGe materiaal gebruikt, waarin elke dot bezet wordt door een enkel elektron. Om de nauwkeurigheid op te krikken waren verbeterde materialen nodig, net als speciale controle- en calibratiemethoden. Professor Lieven Vandersypen van QuTech zegt dat met de nodige verbeteringen op het gebied van elekromagnetische interferentie of crosstalk en door de qubits op te schalen de aangetoonde voordelen gecombineerd kunnen worden tot een fout-tolerante quantumcomputer.
Bron: QuTech
