China bereikt een quantum-mijlpaal

Laurien Onderwater

2020-12-07 15:00:00

quantumcomputer

Quantumcomputer Jiuzhang zou onlangs hebben bewezen dat hij in staat is om razendsnel een omvangrijk probleem op te lossen.

Er wordt al jaren gedroomd van de quantumcomputer die bepaalde problemen veel sneller kan oplossen dan de computers die we nu kennen. Vorig jaar beweerde Google dat het een quantumprocessor een gecompliceerde berekening heeft laten uitvoeren. Het bedrijf zou daarmee een mijlpaal hebben behaald dat beter bekend staat als quantum supremacy. En nu beweert China ook lid te zijn geworden van de quantum-suprematieclub.

Lees ook:

Qubits

Hét cruciale onderdeel van een quantumcomputer is de quantumbit of qubit, een bit die niet alleen 0 of 1 kan zijn, maar 0 en 1 tegelijkertijd. Hierdoor kan een quantumcomputer berekeningen maken waar normale computers niet uitkomen. De processor van Google, Sycamore geheten, zou de berekening met 53 qubits hebben gedaan in 3 minuten en 20 seconden.

Bijzonder genoeg voerde de Chinese Jiuzhang-computer eveneens de berekeningen in slechts 3 minuten en 20 seconden uit. Ter vergelijking: de snelste supercomputer ter wereld, de Japanse Fugaku, zou hier duizenden jaren over doen. En een huis-tuin-en-keuken-computer heeft minstens 2,5 miljard jaar nodig, aldus de onderzoekers.

Boson sampling

De complexe berekening die de Chinese quantumcomputer moest uitvoeren, staat bekend als boson sampling. “Wat de onderzoekers eigenlijk hebben gedaan, is een aantal fotonen gepakt en die door elkaar gehusseld”, legt natuurkundige Jelmer Renema van de Universiteit Twente uit die is gespecialiseerd in quantumoptica. “De lichtdeeltjes stopten ze in een optisch systeem dat meerdere ingangen heeft.”

In dat systeem bevinden zich paden waar die fotonen langs kunnen lopen, maar ook stralingsdelers en spiegels, waardoor de deeltjes alle kanten op werden gekaatst. Vervolgens verlieten ze het optische systeem via verschillende uitgangen. Zie boson sampling als een soort rangeerterrein waar treinen (fotonen) arriveren, van spoor wisselen en weer wegrijden.

quantumcomputer
Illustratie van een optisch circuit, waarbij fotonen (rood) door een doolhof van stralingsdelers en spiegels worden gestuurd en quantumcomputer de output berekent. © Yi-Han Luo

Renema: “De taak is dan simpel gezegd om te raden waar die fotonen aan de achterkant van het systeem eruit komen. Dat is ontzettend complex, want je ziet de deeltjes ergens het systeem in gaan en er op een bepaalde manier uit komen, maar je weet niet weet welk foton bij het ingangskanaal correspondeert met welk foton uit het uitgangskanaal.”

Technologische prestatie

In dit geval werkte Jiuzhang met vijftig fotonen, honderd inputs, honderd outputs, driehonderd stralingsdelers en 75 spiegels. De quantumcomputer had slechts 200 seconden nodig om genoeg foton-uitkomsten te genereren om een supercomputer, zoals de Fugaku, te verslaan.

Boson sampling wordt dan als de ultieme test voor een quantumcomputer gezien en de Jiuzhang-computer heeft hem doorstaan; hij ging een probleem te lijf dat de klassieke supercomputer niet meer aankan.

“Dit is pas de tweede keer dat dit is gelukt”, vertelt Renema enthousiast. “Het gaat om een adembenemende technologische prestatie. Het team heeft alle trucs uit de kast gehaald om dit voor elkaar te krijgen.”

Bronnen: Science, Nature, New Atlas

Beeld: Hansen Zhong

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 



Podcast KIJK en luister via JUKE







Meer Nieuws

KIJK editie 11 - 2021
Nieuwste editie

Met onder andere: Worden robots ooit autonoom? - Bijdehante beestjes - Tech-toys