Henk Klomp
Ingenieurs van de Technische Universiteit Delft hebben bij kamertemperatuur een kwantumbit in diamant 75 microseconden in leven gehouden, 25 keer zo lang als bij het vorige record.
‘Nu komt een kwantumcomputer echt in zicht. Een robuust geheugen was tot nu toe de grote ontbreker’, vertelt Gijs de Lange van de Technische Universiteit in Delft. ‘Vrijwel alle componenten van een kwantumcomputer zijn beschikbaar. Het komt erop aan ze samen te brengen.’
Â
Tot nu toe vergeleken natuurkundigen het in stand houden van kwantumbits met ‘het bewaren van een sneeuwbal in de hel’. Het kleinste beetje schudden of trekken aan een kwantummechanisch systeem verraadt de toestand en daarmee zijn kwantummechanische coherentie. Hierdoor is tot nu toe kwantumrekenen met name gedemonstreerd in ultravacuüm bij cryogene temperaturen.
Â
‘Je kunt een kwantumbit in diamant met een NMR-protocol (dat gebruik maakt van kernspinresonantie) tegen omgevingsinvloeden beschermen. Het NMR-protocol keert een ontwikkeling in de tijd om. Als een storing inzet, wordt die als het ware gelijk weer teruggedraaid’, aldus De Lange.
Â
De Delftse ingenieurs klappen met krachtige microgolven miljarden keren per seconde de tolbeweging van een elektronenspin om. ‘Niet om één as, zoals tot nu toe gebeurde, maar om twee. Die tweede as gebruiken we om de foutjes te corrigeren die door het omklappen ontstaan. Je pulsjes moeten wel tot wel 99,9 procent nauwkeurig doen wat het protocol voorschrijft. Wij halen als eerste die precisie.’
Â
Synthetisch diamant is de laatste jaren al een geschikte kandidaat gebleken voor een quantumgeheugen. Verontreinigingen in het rooster, zoals stikstofatomen met daarnaast een lege roosterplek, houden elektronen bij zich waarvan de spin is te manipuleren. ‘De bedoeling is nu niet één bit, maar een hele rij bits in synthetisch diamant te gaan maken.’ Om het geheugen vervolgens te manipuleren zijn dezelfde technieken te gebruiken als waarmee een MRI-scanner beelden maakt. De Lange: ‘75 microseconden is best lang, lang genoeg om talrijke operaties op een kwantumbit te verrichten.’
