Nieuw theoretisch werk van de University of Chicago suggereert dat kwantumcomputers over ongekende afstanden met elkaar kunnen verbinden, wat een belangrijke stap is naar een kwantuminternet. In een paper in Nature Communications laat assistent-professor Tian Zhong zien dat de reikwijdte tot 2,000 km kan worden uitgebreid, en dat dit een verbinding mogelijk maakt tussen UChicago PME en een locatie buiten Salt Lake City, Utah.
De groep bereikte deze vooruitgang door de kwantumcoherentie van individuele erbiumatomen sterk te vergroten: van 0.1 milliseconden naar meer dan 10 milliseconden, met een piek van 24 milliseconden in één experiment. Met die langere coherentie is theoretisch zelfs 4,000 km haalbaar, een afstand die UChicago PME noemt naar Ocaña, Colombia.
In plaats van nieuwe grondstoffen gebruikten de onderzoekers een andere groeimethode: molecular-beam epitaxy (MBE) in plaats van de traditionele Czochralski-methode, die ingrediënten smelt bij meer dan 2,000 graden Celsius. MBE bouwt dunne lagen op en levert volgens Zhong materiaal met zeer hoge zuiverheid en betere coherentie. Het team werkte hiervoor samen met UChicago PME-assistent-professor Shuolong Yang. Buitenstaanders zoals professor Hugues de Riedmatten van het Institute of Photonic Sciences noemen de aanpak innovatief en schaalbaar voor vezelcompatibele apparaten.
De volgende stappen zijn experimenteel: Zhong wil in zijn lab twee qubits in aparte verdunningskoelkasten koppelen met 1,000 kilometers opgerolde kabel, en bouwt een derde koelkast om een lokaal netwerk te vormen en een toekomstige langeafstandskoppeling te simuleren.
Moeilijke woorden
- kwantumcoherentie — Tijd waarin een kwantumsysteem zijn samenhang behoudt
- reikwijdte — Afstand waarvoor een verbinding mogelijk is
- qubit — Kleinste informatie-eenheid in een kwantumcomputerqubits
- verdunningskoelkast — Apparaat dat zeer lage temperaturen bereiktverdunningskoelkasten
- zuiverheid — Mate van afwezigheid van onzuivere stoffen
- groeimethode — Manier waarop materiaal laag voor laag groeit
- vezelcompatibel — Geschikt om te werken met glasvezelkabelsvezelcompatibele
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke mogelijke voordelen en problemen zie je bij het verbinden van kwantumcomputers over duizenden kilometers?
- Hoe kan een hogere zuiverheid van materiaal bijdragen aan betere prestaties van kwantumapparaten?
- Wat zouden praktische toepassingen kunnen zijn van een kwantuminternet tussen universiteiten in verschillende landen?
Gerelateerde artikelen
Nieuw niet-invasief apparaat meet bloedviscositeit
Onderzoekers van de University of Missouri ontwikkelden een niet-invasieve techniek om bloedviscositeit direct te meten met ultrasone golven en software. De methode kan realtime metingen geven zonder bloedafname en is gepubliceerd in de Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control.
