Eén zo’n blauwdruk werd gepresenteerd in een artikel gepubliceerd door onderzoekers van Google Quantum AI en Cornell University. Hun ontwerp suggereert een architectuur voor een kwantumcomputer die een ‘oppervlaktecode-kwantumprocessor’ wordt genoemd. Deze processor zou supergeleidende materialen gebruiken die zijn afgekoeld tot bijna het absolute nulpunt om kwantumbits (qubits) te creëren en te controleren.

Het ontwerp specificeert de fysieke lay-out en configuratie van de qubits, besturingslijnen en uitleesmechanismen. Het schetst de methoden voor het initialiseren, manipuleren en meten van qubits. De onderzoekers suggereren technieken voor foutcorrectie en ruisvermindering om betrouwbare kwantumoperaties te garanderen.

Een ander belangrijk aspect van de blauwdruk betreft het fabriceren en verpakken van de kwantumprocessor. Het ontwerp omvat overwegingen voor materialen, verpakkingstechnieken en cryogene systemen die nodig zijn om de noodzakelijke lage temperaturen te handhaven.

Het is belangrijk op te merken dat hoewel deze blauwdrukken belangrijke inzichten en richtlijnen bieden, het bouwen van een volledig functionele kwantumcomputer experimentele verificatie, iteratieve verbeteringen en doorbraken in de materiaalkunde en -techniek vereist.

Hier volgt een algemeen overzicht van de stappen en uitdagingen die betrokken zijn bij het bouwen van een kwantumcomputer:

1. Ontwerp en architectuur:Ontwerp van de fysieke structuur van de kwantumprocessor, inclusief qubit-indeling, besturingslijnen, uitleesmechanismen en foutcorrectiecircuits.

2. Materialen en fabricage:het selecteren van materialen die stabiele kwantumtoestanden kunnen ondersteunen en het ontwikkelen van technieken om qubits en kwantumcircuits met precisie te fabriceren.

3. Cryogene systemen:Het creëren van cryogene omgevingen met extreem lage temperaturen om thermische ruis te minimaliseren en de kwantumcoherentie van qubits te behouden.

4. Kwantumoperaties:het ontwikkelen van methoden om qubits te initialiseren, manipuleren en meten, terwijl kwantumdecoherentie en fouten worden beperkt.

5. Foutcorrectie:Implementatie van kwantumfoutcorrectiecodes en -technieken om fouten die optreden in kwantumoperaties af te handelen en te corrigeren.

6. Schaalbaarheid:manieren vinden om het aantal qubits in een kwantumprocessor op te schalen om complexere en krachtigere kwantumberekeningen mogelijk te maken.

7. Kwantumalgoritmen en software:Het ontwikkelen van kwantumalgoritmen en software om de voordelen van kwantumcomputing voor verschillende toepassingen te benutten.

8. Integratie met klassieke computers:het tot stand brengen van efficiënte interfaces en communicatie tussen kwantumprocessors en klassieke computers voor controle, gegevensoverdracht en foutcorrectie.

9. Testen en valideren:Rigoureus testen en valideren van de kwantumprocessor om de prestaties ervan te beoordelen, beperkingen te identificeren en verbeteringen aan te brengen.

Het bouwen van een kwantumcomputer vereist gezamenlijke inspanningen van natuurkundigen, ingenieurs, computerwetenschappers en andere specialisten. Het vereist baanbrekend onderzoek, experimenten, technologische vooruitgang en voortdurende samenwerking om de talrijke uitdagingen te overwinnen die gepaard gaan met het bouwen en bedienen van een volledig functionele kwantumcomputer.