Caltech bouwt 's werelds grootste Neutral-Atom Quantum Computer

Caltech heeft met 6.100 qubits de grootste 'Neutral-Atom' quantum-computer tot op heden gebouwd. Hiervoor was het redelijk normaal om met enkele honderden qubits te werken. Maar het opschalen is niet eens het belangrijkste punt, dat is de accuraatheid van bijna 100 procent. 

Een qubit is de quantumversie van een bit. Waar een normale bit 0 of 1 is, kan een qubit in superpositie tegelijk 0,1 en alles daartussen zijn. Dat betekent dat je niet meer met twee posities hoeft te rekenen, maar met heel veel meer posities tegelijk kan rekenen. In theorie levert dat enorm veel rekenkracht op, mits je de qubits lang genoeg stabiel houdt. Daar ligt ook de crux bij veel quantum-projecten: Qubits zijn enorm gevoelig voor invloeden van buitenaf, dat de stabiliteit lastig te behouden is. Die stabiliteit heet 'coherentie' en hoe langer die vastgehouden kan worden, hoe meer bewerkingen je kunt doen voordat fouten de boel verstoren.

Caltech’s vuistregel: als een operatie een microseconde duurt en je hebt een seconde coherentie, kun je grofweg een miljoen stappen zetten. Met 13 seconden aan rusttijd ontstaat echte speelruimte voor experimentele algoritmes, zonder dat het systeem meteen in ruis wegzakt.

Qubitlasers

De hardwaretruc is elegant: haarfijn gefocusseerde laserpuntjes, oftewel microscopische pincetten, die individuele atomen vangen en positioneren. Door één laser in zo’n 12.000 minivalstrikken te splitsen, hield het team 6.100 atomen keurig op hun plek in een vacuümkamer.

Extra knap: de onderzoekers verplaatsten atomen binnen het raster zónder hun superpositie te breken. Die beweegbare qubits zijn handig voor foutcorrectie, omdat je tijdens het rekenen de onderlinge verbindingen kunt herschikken. Klassieke chips zijn rigide, dit platform is fysiek reconfigureerbaar.

Schaalbaarheid en flexibiliteit

Neutral-atom systemen komen daarmee naast de gevestigde namen: supergeleidende circuits (denk aan IBM) en gevangen ionen (IonQ, Quantinuum). De charme hier is dynamische connectiviteit: je kunt het netwerk van qubits gaandeweg aanpassen, wat tegelijk schaalbaarheid en flexibiliteit oplevert.

Toch is 6.100 fysieke qubits nog heel veel als je naar het grote plaatje kijkt. De wereldwijde race om schaalgrootte te behalen loopt in rap tempo door: IBM mikt op 100.000 qubits in 2033 en ook grotere spelers IonQ en QuEra bouwen gestaag door terwijl Quantinuum zich vooral richt op het bouwen van een volledig foutloze quantumcomputer.

Caltech’s volgende stap is verstrengeling op schaal laten zien en foutcorrectie demonstreren. Lukt dat, dan wordt neutral-atom computing ineens belangrijker voor de vooruitgang van quantum.