PlusInterview

Natuurkundige Anne-Marije Zwerver: ‘We willen straks opschalen naar misschien wel miljoenen qubits’

Delftse onderzoekers hebben voor het eerst een qubit – de quantumversie van een computerbit – gemaakt in een ‘gewone’ computerchipfabriek. Dat brengt massaproductie van de quantumcomputer een stapje dichterbij, zegt natuurkundige Anne-Marije Zwerver.

Ans Hekkenberg
null Beeld Getty Images/iStockphoto
Beeld Getty Images/iStockphoto

Wat is een qubit?

“De quantumcomputer is een nieuw type computer, waarvan de qubit de bouwsteen is. Het is de quantumvariant van de ‘gewone’ computerbit. Computers gebruiken bits – die 1 of 0 zijn – om te rekenen. Een qubit is een deeltje dat de regels van de quantummechanica volgt en daardoor tegelijkertijd zowel 0 als 1 kan zijn. Kort door de bocht betekent dat dat je met 0 en 1 tegelijkertijd kunt rekenen. Als je dat opschaalt, kun je met twee qubits vier berekeningen tegelijk doen, met drie qubits acht tegelijk, enzovoort. De rekenkracht groeit exponentieel. Door deze eigenschap kan een quantumcomputer met voldoende qubits berekeningen uitvoeren waar gewone computers miljoenen jaren over zouden doen.”

Wat maak je precies wanneer je een qubit maakt?

“Wij gebruiken elektronen, negatief geladen deeltjes. Zo’n deeltje heeft een spin. Om je daar een beeld van te vormen, moet je je voorstellen dat het deeltje omhoog of omlaag wijst. De richting waarin het wijst, vormt de 1 en de 0 voor de quantumcomputer.”

“Om zijn elektronspin te kunnen gebruiken, moeten we het elektron ergens op ‘vangen’. Daarvoor gebruiken we plaatjes silicium met een laagje oxide en verschillende metalen plaatjes erop. Het komt erop neer dat je een doosje maakt waarin je elektronen vangt waar je vervolgens een voor een elektronen uit naar buiten gooit, totdat je een enkel elektron overhoudt, de qubit.”

Wat voor uitdagingen kom je tegen als je het laboratorium verruilt voor een fabriek?

“Onze qubits lijken op de gewone onderdelen die je op computerchips vindt. De huidige chipindustrie zou ze daarom in principe moeten kunnen produceren. We hebben met chipfabrikant Intel samengewerkt om dat nu voor het eerst te bewijzen.”

“De productieprocessen in het laboratorium en in de fabriek verschillen heel erg van elkaar. Elke qubit die in het lab wordt gemaakt, is handwerk. Bij Intel wordt natuurlijk met machines geproduceerd. Aanpassingen zijn dan niet zomaar mogelijk: je zit vast aan een bepaald ontwerp. En het ontwerp van je qubit moet wel passen bij wat de machines momenteel kunnen produceren.”

Zijn qubits uit de fabriek net zo goed als die uit het lab?

“Beter! In het lab gebruikten we schijfjes silicium van 4 centimeter doorsnee. Daarin maakten we 20 qubits per keer. Als daarvan 10 procent werkte, waren we blij. Bij Intel maken ze siliciumschijven van 30 centimeter doorsnee met daarop tienduizenden qubits. Daarvan werkt 98 procent.”

“Een collega merkte op: als bij ons één qubit werkt, zijn we blij. Als er bij Intel één niet werkt, gaan ze kijken hoe het beter kan.”

Is de massaproductie van de quantumcomputer nu een feit?

“De volgende stap is opschalen naar duizenden, misschien miljoenen qubits. Dat is niet zomaar te doen. Je moet niet alleen meer qubits op een chip zetten, maar ze moeten ook succesvol met elkaar kunnen communiceren. We hebben nu een eerste qubit in de fabriek gemaakt. De uitdaging is nu om een volwaardige chip te maken waarop qubits samenwerken.”

En als dat lukt hebben we straks thuis allemaal een quantumcomputer?

“Quantumcomputers gaan niet alle functionaliteiten van de gewone computer overnemen. Er komt geen Word voor quantum of zo. Dit apparaat is vooral goed in een specifiek soort berekeningen.”

“Toch moeten we de quantumcomputer niet onderschatten. In de jaren veertig zei IBM-topman Thomas Watson dat er in de wereld plek was voor vijf computers. Meer zouden we niet gebruiken. Nou, dat bleek niet te kloppen. De quantumcomputer zou ons net zozeer kunnen verrassen.”

Anne-Marije Zwerver

is natuurkundige aan de TU Delft. Ze promoveert bij QuTech, waar onderwerpen als de quantumcomputer en het quantuminternet centraal staan. Ze publiceerde in vakblad Nature Electronics over de fabrieksqubit.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met Het Parool?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van Het Parool rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@parool .nl.
© 2022 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden