sciencetalk

Volgens de BBC zal Quantum suprematie al in 2017 bereikt worden: http://www.bbc.co.uk/programmes/p052800h.
Ter gerusttelling quantum suprematie betekend niet dat de wereld door een quantum computer geregeerd gaat worden. Quantum suprematie is een begrip uit de computationele-complexiteits theorie https://nl.wikipedia.org/wiki/Computationele_complexiteitstheorie en beschrijft hoe aangetoond kan worden dat de quantumcomputer sneller een antwoord weet vinden op een moeilijk oplosbaar rekenprobleem dan een klassieke computer.
 
Bedrijven zoals Google en microsoft beloven ons dat zij binnenkort in staat zullen zijn een chip te realiseren met voldoende qubits waarmee de suprematie van de quantum computer aangetoond kan worden. De grens die overschreden gaat worden zal optreden bij ongeveer 50 qubits. Dit lijkt misschien nog niet zoveel vergeleken bij een gemiddelde intel computer. Er is echter gebleken dat een processor met quantum-bits extreem gevoelig is voor de omgeving en tot nu toe was slechts een handvol bits mogelijk. IBM voor de liefhebber een quantum computer met 5 bits toegankelijk gemaakt via de cloud. Op een blog op dit forum zijn de eerste ervaringen met deze cloud quantum computer te volgen:
 https://sciencetalk.nl/forum/index.php/blog/11/entry-131-teleportatie-op-de-ibm-quantum-computer-deel-3/.
 
Behalve de hardware heb je ook nog een algoritme nodig. Google gaat voor creatie van quantum chaos omdat hiermee heet perfecte pseudorandom quantumcircuit mee gemaakt kan worden. Zij willen dit algoritme vergelijken met een generiek algortime voor de klassieke computer en dan zal moeten blijken of de de kans op een bepaalde uitkomst groter is voor de quantum computer.
 
In Nederland gaat qutech een kwantum computer bouwen en qusoft gaat deze programeren. Voor VWO scholieren is hier alvast meer informatie voor een cursus te vinden : http://www.betainstituut.nl/verdiepingsprogramma-quantum-computing/.

Vorige week was ik bij QuTech, en daar werd gemeld dat het dit jaar waarschijnlijk niet gaat lukken. Mogelijk wel binnen twee jaar.
 
Google stelt inmiddels 9 qubits lang genoeg stabiel in superpositie te kunnen houden, dat zou in de toekomst kunnen leiden tot 2⁹ = 512 parallelle processen. Dat is nog een eindje verwijderd van de minimaal 50 qbits (2⁵⁰ =1.000.000.000.000.000 parallelle processen) die nodig zouden zijn om in theorie meer rekenkracht te hebben dan een conventionele supercomputer.
 
De mensen bij QuTech waren er redelijk kritisch over. De foutenlast stijgt zeer snel met toenemend aantal qubits, en ze denken dat de stap naar 50 qbits die allemaal tegelijk gedurende voldoende tijd in superpositie zijn langer op zich zal laten wachten.
 
Overigens heeft dit alleen te maken met een proof of concept, en is het nog ver verwijderd van een werkende quantumcomputer.
 
QuTech werkt aan een meer praktisch doel: De eerste quantumcomputer die het gegarandeerd foutloos doet. En dan blijkt dat er naast zo stabiel mogelijke qubits er heel erg veel meer hulpqubits nodig zijn voor foutcontrole. Uit een groot aantal qubits die allemaal een bescheiden betrouwbaarheid hebben wordt een logische qubit gebouwd met de vereiste zeer hoge betrouwbaarheid (zo ongeveer 1 fout op de 10¹⁵ bewerkingen). Gemiddeld hebben de qubits die QuTech nu kan bouwen een betrouwbaarheid van 98% (met uitschieters tot 99,99%), en zouden er voor een gegarandeerd goed rekenende quantumcomputer mogelijk miljoenen hulpqubits voor 100 betrouwbaar rekenende logische qubits nodig zijn.

De betrouwbaarheid van de qubits vormen nog de bottleneck, echter Google heeft bij de introductie van de 9 qbits processor gemeld dat de toename van de quantum errors wel opschalen met het aantal qbits maar dat dit wel geleidelijk gaat. Men verwacht dat de 50 qbit processor nog steeds te hanteren resultaten geeft en niet helemaal bedolven wordt onder het aantal fouten. Er is echter wel een zekere onbetrouwbaarheid of quantum error. Hoe dan ook de 5 en 16 qbits processor van IBM zijn betrouwbaar genoeg om quantum circuits of qasm code te draaien. Simpele quantum toestanden zijn heel eenvoudig te programmeren denk bijvoorbeeld aan verstrengeling, superpositie en teleportatie. Ook echte programma's zoals Shor's algoritme zijn nog wel te doen. Inmiddels heeft Qutech een 17 qbits processor ontvangen van Intel en zij gaan hem testen :
https://www.techzine.nl/nieuws/114707/intel-zet-stap-richting-productiesysteem-quantumchips.html