Quantumcomputers zijn een stuk dichterbij gekomen dankzij een nieuwe techniek waardoor qubits op termijn enkele uren zouden kunnen blijven bestaan. Tot nu toe is het nooit mogelijk geweest deze langer dan een fractie van een seconde intact te houden.

Doorbraken in quantumcomputing

Wetenschappers zijn al jaren bezig van het theoretische quantumcomputing praktijk te maken. Er zijn al heel wat obstakels uit de weg geruimd, zo is data op te slaan in atoomkernen en zijn de draairichtingen van atomen te beïnvloeden en te meten. Het doel is het vervangen van traditionele bits door quantum-bits, of qubits.

Het middelste deel van atomen hebben een magnetische werking die zich in twee toestanden kan bevinden. De draairichting, de zogeheten spin, wordt gebruikt in quantumberekeningen, waarin een rekeneenheid 0, 1 of zowel 0 als 1 is. Hiermee zouden meerdere berekeningen tegelijk kunnen worden uitgevoerd, wat de snelheid van computers drastisch verhoogt.

Levensduur oprekken

“We kunnen data in de qubit coderen en voor een relatief lange periode opslaan", zegt een van de onderzoekers, Mikhail Lukin, tegen de Harvard Gazette. “De grens waar we tegenaanlopen zijn technische issues en daarom lijkt het aannemelijk dat we de levensduur van de qubit kunnen oprekken naar enkele uren", aldus Lukin. Daarmee komen de nog altijd theoretsiche quantumcomputers opeens wel heel dichtbij.

Het grote probleem is dat qubits erg gevoelig zijn voor de omgeving. Onderzoekers nemen zoveel mogelijk storingen weg door qubits te creëren in een vacuüm en bij een extreem lage temperatuur, het absolute nulpunt. Bij hogere temperaturen wijzen qubits in willekeurige richtingen. De onderzoekers omzeilen dit probleem door de spins in diamanten te beïnvloeden, een techniek die al een tijdje in ontwikkeling is.

Praktische toepassingen

Qubits die werden gemaakt binnen een diamant, bleven een miljoenste van een seconde intact. Te kort om daadwerkelijk iets mee te beginnen. Het probleem was dat het atoom dat binnen de diamant die werd beïnvloed, tegelijk zorgde voor storingen. De oplossing was het maken van een pure diamant waarbij 99,9 procent van de atomen geen spin hebben.

De onderzoekers lezen de qubit uit in het zogenoemde NV-centrum van de diamant. Dit is een zelfgemaakt defect in het diamant waar rondom elektronen worden opgevangen Met de nieuwe methode blijven qubits twee seconden intact. “Zodra de levensduur enkele uren is, worden een heleboel praktische toepassing mogelijk", verwacht Lukin.