Quantumcomputers rekenen fundamenteel anders dan de computers die we nu kennen, waardoor ze in de toekomst problemen kunnen oplossen die voor gewone computers onhaalbaar zijn. De meeste quantumcomputers van dit moment werken met supergeleidende chips, die extreem koud moeten zijn om te functioneren.
Het nieuwe prototype van TU Delft en Fujitsu werkt volgens de zogeheten diamantspin-benadering: informatie wordt hierbij opgeslagen in kleine onvolkomenheden in het kristalrooster van diamant, ook wel kleurcentra genoemd. Voor dit prototype maakte Fujitsu gebruik van tin-vacaturecentra (SnV-centra), een variant die minder gevoelig is voor externe ruis dan de vaker gebruikte stikstof-vacaturecentra (NV-centra), en daardoor stabielere en helderdere qubits oplevert. Dat maakt het systeem eenvoudiger op te schalen en te koppelen aan andere quantummodules, iets wat cruciaal is om ooit tot echt grote, bruikbare quantumcomputers te komen.
Het onderzoek is voortgekomen uit een samenwerking tussen Fujitsu, TU Delft en onderzoeksinstituut QuTech, die al sinds 2020 loopt.
"We zijn verheugd om dit prototype van een quantumcomputer met diamantspin aan te kondigen, dat het resultaat is van het gezamenlijke onderzoek dat sinds 2020 wordt uitgevoerd door Fujitsu, de Technische Universiteit Delft en QuTech. Het is een belangrijke mijlpaal in onze hechte samenwerking."
Dr. Kees Eijkel, algemeen directeur QuTech
Drie technologische doorbraken
Om dit prototype te kunnen bouwen, moest Fujitsu een aantal technische hindernissen overwinnen:
- Zo ontwikkelde het bedrijf een methode om extreem dunne laagjes diamant te maken en die te verbinden met ander chipmateriaal, zodat de diamant geschikt wordt voor gebruik in een computerchip.
- Daarnaast is een techniek ontwikkeld om licht dat door de diamantdeeltjes wordt uitgezonden nauwkeurig op te vangen en uit te lezen, wat essentieel is om de rekenresultaten te kunnen aflezen.
- Tot slot is er een methode gevonden om de gewenste berekeningen te vertalen naar concrete besturingssignalen van licht en golven, waarmee het systeem aangestuurd kan worden vanaf Fujitsu's platform.
Samen zorgen deze drie innovaties ervoor dat de technologie niet alleen in het laboratorium werkt, maar ook praktisch toepasbaar wordt. Het prototype functioneert bovendien bij -271,6 °C, een fractie warmer dan de temperatuur waarop supergeleidende quantumcomputers doorgaans draaien (-273,13 °C), een klein verschil met grote praktische betekenis voor toekomstige toepassingen.
"De diamantspin-benadering die we in dit prototype hebben toegepast, biedt niet alleen op zichzelf al uitzonderlijke schaalbaarheid, maar kan ook worden geïntegreerd met supergeleidende quantumcomputers. Dit zal hun mogelijkheden verder uitbreiden, waardoor complexere en grootschaligere berekeningen mogelijk worden."
Vivek Mahajan, Corporate Executive Officer, Corporate Vice President en CTO Fujitsu Limited
De bijdrage van Holland High Tech
Dat deze doorbraak mogelijk is, hangt ook samen met publiek-private subsidies vanuit Nederland. Holland High Tech sloot in 2018 een convenant met QuTech en onderkende toen al het strategische belang van quantumtechnologie voor de Nederlandse hightech-sector. Sindsdien heeft Holland High Tech QuTech gefinancierd vanuit publiek-private samenwerkingsgelden (PPS), waaronder ook dit onderzoeksproject met Fujitsu.
"Dit soort doorbraken laat precies zien waarom we al jaren investeren in quantumtechnologie. Door onderzoek vroeg in het proces langjarig te ondersteunen, zorgen we ervoor dat Nederland aan de wereldwijde top van deze technologie blijft meebouwen."
Leo Warmerdam, algemeen directeur Holland High Tech
