Nieuwe quantumchip van AWS kan quantumfoutcorrectie tot 90% verlagen

De chip is ontwikkeld door het team van het AWS Center for Quantum Computing aan het California Institute of Technology en volgens AWS een belangrijke stap richting fouttolerante quantumcomputers. Ocelot maakt gebruik van een nieuw ontworpen architectuur waarin foutcorrectie vanaf de basis is ingebouwd.

Cat qubits

De chip maakt gebruik van de ‘cat qubit’, genoemd naar Schrödingers beroemde gedachte-experiment. Cat qubits onderdrukken van nature bepaalde fouten, waardoor er minder middelen nodig zijn voor foutcorrectie. AWS combineert deze technologie met extra foutcorrectiecomponenten op een microchip die schaalbaar geproduceerd kan worden.

"Met de recente vooruitgang in quantumonderzoek is het niet langer de vraag óf, maar wanneer fouttolerante quantumcomputers praktisch toepasbaar worden," zegt Oskar Painter, directeur Quantum Hardware bij AWS. "Ocelot is een belangrijke mijlpaal op die weg. Dankzij de verminderde behoefte aan foutcorrectiemiddelen kunnen quantumchips op basis van de Ocelot-architectuur in de toekomst slechts een vijfde kosten van huidige technologieën. Hierdoor verwachten we dat de ontwikkeling van een praktische quantumcomputer met tot wel vijf jaar kan worden versneld."

Twee geïntegreerde silicium microchips

De chip bestaat uit twee geïntegreerde silicium microchips, elk met een oppervlak van ongeveer 1 cm². De chips zijn op elkaar geplaatst en elektrisch met elkaar verbonden in een gelaagde chipstructuur. Op het oppervlak van elke silicium microchip bevinden zich dunne lagen supergeleidend materiaal die de kwantumcircuit-elementen vormen. De Ocelot-chip bevat 14 kerncomponenten: vijf dataqubits (de cat qubits), vijf buffercircuits die de dataqubits stabiliseren en vier extra qubits voor foutdetectie op de dataqubits. De cat qubits slaan de quantumtoestanden op die nodig zijn voor berekeningen. Hiervoor maken ze gebruik van oscillatoren, componenten die een herhalend elektrisch signaal met een stabiele timing genereren.

Ocelot’s oscillatoren zijn gemaakt van een dunne laag supergeleidend tantaal. AWS meldt een nieuwe methode te hebben ontwikkeld om tantaal op de siliciumchip te verwerken, wat de prestaties van de oscillatoren verbetert.

De onderzoeksresultaten van AWS zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Een technisch diepgaand artikel over Ocelot is te vinden op de Amazon Science-website. Ook is meer informatie te vinden in deze blogpost.