Begin oktober openden Fujitsu en het onderzoeksinstituut Riken hun nieuwe kwantumcomputerplatform voor onderzoeksinstellingen en bedrijven. Het combineert een gezamenlijk ontwikkelde 64-qubit kwantumcomputer met een door Fujitsu ontwikkelde kwantumsimulator die 40 stabiele qubits kan nabootsen met behulp van de eigen supercomputer Fugaku. Dit "hybride platform", zoals Fujitsu het noemt, is bedoeld om de foutgevoeligheid van de huidige kwantumsystemen te compenseren.
Het bouwen van betrouwbare en schaalbare kwantumcomputers is inmiddels een enorme uitdaging gebleken. Dit temeer het nog jaren zal duren voordat een fouttolerante kwantumcomputer met meer dan een miljoen qubits kan worden gebouwd die in staat is om klassieke supercomputers in praktische toepassingen te kunnen overtreffen.
Tal van technologiebedrijven zoals IBM, Google, Microsoft en start-ups zoals Rigetti en IonQ werken aan het vergroten van het aantal qubits en het verminderen van fouten. IBM presenteerde in november vorig jaar een kwantumprocessor met 433 qubits en is volgens de eigen roadmap van plan om dit jaar voor het eerst een kwantumchip met meer dan 1000 qubits te presenteren. Intel doet inmiddels ook mee en presenteerde deze zomer de chipfabrikant kwantumchip met de naam "Tunnel Falls".
Fujitsu's doel is om zijn model uit te breiden naar 1000 qubits in 2026, maar hoofd van Fujitsu’s kwantumlaboratorium Shintaro Sato schat in dat het nog tien jaar of langer zal duren voordat er een fouttolerante kwantumcomputer zal zijn. Hij is echter hoopvol over twee ontwikkelingen: de schaalbaarheid van Fujitsu's qubits en de vooruitgang in foutcorrectie via het hybride platform. In Fujitsu's kwantumchip worden kabels en sensoren vanaf de achterkant naar de chip gebracht. Hierdoor kunnen de qubits dicht opeengepakt worden en gemakkelijk worden uitgebreid, aldus Sato.
Een van de hindernissen is de foutgevoeligheid van de qubits. Kwantumruis heeft tot nu toe de nauwkeurigheid van de computers enorm beïnvloed. Kwantumcomputers zijn gevoelig voor ruis van verschillende bronnen, zoals elektromagnetische velden van wifi of mobiele telefoons, kosmische straling, maar ook de invloed van naburige qubits op elkaar. Door deze interferenties kan de informatie die een qubit bevat veranderen. Daarnaast kunnen de qubits ook fouten maken bij het uitvoeren van een kwantumlogische bewerking.
Dit alles betekent dat de quantumcomputers die nu bestaan alleen een paar specifieke problemen kunnen oplossen, maar nog niet nauwkeurig genoeg zijn om grote berekeningen kunnen uitvoeren. Als tussenoplossing vertrouwen bedrijven als IonQ, Rigetti Computing en meer recentelijk ook Microsoft en IBM op de combinatie van kwantumcomputers en simulators.
Een uniek selling point van Fujitsu is het gebruik van de eigen supercomputer Fugaku, die momenteel de nummer twee supercomputer is. Een "workload broker" verdeelt de berekeningen tussen het kwantumcomputerplatform en de simulator. Fujitsu ziet de huidige simulator als het toppunt van ontwikkeling. De simulator kan momenteel 40 qubits foutloos simuleren.
Op dit moment kan Fujitsu's hybride kwantumcomputer de energieniveaus van kleine moleculen al veel sneller berekenen dan een supercomputer. Voor grote moleculen duurt het echter langer vanwege de vele fouten. Door het te combineren met simulators wordt de verhouding echter omgekeerd. Het probleem: de technologie bereikt zijn grenzen. "Het is moeilijk om de kwantumsimulator verder te verbeteren," zegt Sato.
Vivek Mahajan, hoofd technologie bij Fujitsu, gelooft dat ondanks de grote hype en de enorme investeringen in kwantumfysica, belangrijke praktische toepassingen nog jaren op zich kunnen laten wachten. "Voorlopig denken we niet dat kwantumcomputers conventionele computers zullen vervangen", zegt hij. Sterker: "We geloven dat high-performance computing, conventionele computing en quantum computing naast elkaar zullen bestaan, zelfs als quantum computing volwassener wordt."
Bron: Heise
