Ontwikkeling Quantum Control Highway

Inleiding

Het opschalen van kwantumcomputers van enkele tientallen tot meer dan 1.000 qubits is de komende jaren één van de grootste uitdagingen. Verwacht wordt immers dat de onbegrensde mogelijkheden van kwantumcomputers vanaf > 50 qubits zal leiden tot de eerste toepassingen die huidige ‘klassieke computers’ (op basis van bits en transistoren) overstijgen.

Probleemstelling

Een van de belangrijkste oorzaken die het verder opschalen van het aantal qubits verijdelen, is een gebrek aan fundamenteel schaalbare aansturingsinfrastructuur. De huidige situatie kent namelijk grote nadelen, zoals:

• Hoge kosten van €50.000 per qubit
• Complexiteit door de onoverzichtelijkheid van de enorme hoeveelheid kabels tussen de stack, kwantumkoelkast en de plek waar de chip de berekeningen uitvoert
• Onbetrouwbaarheid van gebruikte componenten en verbindingen die te fragiel en kwetsbaar zijn
• Gebrek aan schaalbare oplossingen om systemen groter en sterker te maken

Doelstelling

Dit R&D-project focust zich daarom op de verbetering van onderstaande infrastructuuronderdelen:

1. Verbeterde en geminiaturiseerde aanstuurelektronica (4e generatie en analyse van analoge signalen)
2. Bekabeling die onder extreme kou dichtbij het absolute nulpunt (0 K) kan functioneren: signaaloverdracht van de qubitprocessor naar de aanstuurelektronica

Resultaat

Het eindresultaat is een ontwikkeld en getest prototype van een systeem met verschillende systeemonderdelen, met 16 lijnen die signalen transporteren van de kwantumkoelkast via de oplossingen van Delft Circuits naar de infrastructuur en aanstuurelektronica van Qblox. Dit gestandaardiseerde en geïntegreerde modulaire Quantum Control Highway-systeem maakt opschalen mogelijk van 16-1024 qubits met de bijbehorende lijnen, terwijl de huidige technologie is begrensd op ongeveer 100 qubits.

Economisch Potentieel

Als bovenstaande doelen worden bereikt, zullen afnemers deze grote vooruitgang in techniek snel omarmen, wat een enorm economisch potentieel betekent dat goed aansluit bij de topsector HTSM & ICT en in het bijzonder de roadmap Nanotechnologie.