Fujitsu bouwt eerste kwantumcomputer met diamant-qubits, mikt op 1000 qubits in 2035

Kwantumcomputers moeten razendsnel rekenproblemen oplossen die voor gewone computers onhaalbaar zijn. Maar de bouw ervan is lastig: de rekeneenheden, qubits, zijn extreem gevoelig voor verstoringen van buitenaf. Fujitsu presenteert nu een nieuwe aanpak die met diamant werkt in plaats van de gebruikelijke supergeleidende circuits of gevangen atomen.

Een foutje in diamant als rekeneenheid

De truc zit in wat natuurkundigen een 'kleurcentrum' noemen: een piepklein defect in het kristalrooster van diamant. Normaal gebruiken onderzoekers hiervoor een stikstofatoom naast een lege plek in het rooster. Fujitsu koos voor een tinatoom tussen twee lege plekken, een zogeheten tin-vacaturecentrum. Dit defect is symmetrischer van bouw, waardoor het minder last heeft van omgevingsruis. Bovendien zendt het ongeveer tien keer zoveel licht uit als de klassieke variant, wat het makkelijker maakt om verschillende qubits optisch met elkaar te verbinden.

Om het prototype te bouwen, plakten de onderzoekers eerst een dun laagje tin-diamant op een drager van aluminiumoxide en siliciumdioxide. Dat diamantlaagje werd vervolgens uitgedund tot een paar honderd nanometer, duizenden keren dunner dan een haar. Daarna bouwden ze fotonische chips waarin de diamantkristallen samenwerken met optische geleiders, en een besturingssysteem dat de qubits aanstuurt met licht, microgolven en radiogolven tegelijk.

Waarom -271,6 graden nog steeds extreem koud is

Het systeem draait bij -271,6 graden Celsius. Dat klinkt niet als een doorbraak, maar is toch net iets minder extreem dan de -273,13 graden die supergeleidende kwantumcomputers nodig hebben. Elke fractie van een graad dichter bij kamertemperatuur maakt de koelapparatuur eenvoudiger en goedkoper.

Fujitsu-topman Vivek Mahajan benadrukt dat de diamantaanpak zich ook laat combineren met bestaande supergeleidende kwantumcomputers, om zo de rekenkracht verder op te schroeven. Het bedrijf werkt samen met de TU Delft en onderzoeksinstituut QuTech, een samenwerking die al sinds 2020 loopt.

Groeiplan tot 2035

Fujitsu heeft een concreet stappenplan. Tegen 2027 moet er een prototype zijn dat meerdere rekenmodules combineert. Voor 2030 staat een systeem met 250 logische qubits gepland, gevolgd door duizend logische qubits in 2035. Een logische qubit is een groep fysieke qubits die samen één betrouwbare rekeneenheid vormen en fouten kunnen corrigeren. Omdat tin-vacaturecentra stabieler zijn, verwacht Fujitsu hiervoor minder fysieke qubits nodig te hebben dan bij concurrerende technieken.

Het prototype draait inmiddels al in een testomgeving op het Fujitsu Hybrid Quantum Computing Platform. Gebruikers hebben volgens het bedrijf geen specialistische kennis nodig om ermee te werken.