Kwantumcomputers gemaakt van moleculen: de bit staat op het punt vervangen te worden

Laserlicht kan gebruikt worden om afzonderlijke cellen en zelfs afzonderlijke moleculen te vangen, vast te houden en nauwkeurig te detecteren. Dit principe van optische pincetten is al 30 jaar bekend.

Nu hebben twee onderzoeksgroepen het gebruikt om een hele reeks moleculen met elkaar te verbinden en ze te gebruiken als de qubits in een kwantumcomputer. Met elk één calcium- en één fluoratoom, die een enorm groot atomair ladingsverschil hebben, kon de klassieke waarneming van de toestanden "0" en "1" op moleculair niveau worden bereikt.

De inspanning die nodig is om deze structuur te bereiken is enorm. Er is een heel complex van optische pincetten nodig, in feite lasers, die elk een enkele molecule calciummonofluoride vasthouden.

De moleculen moeten worden afgekoeld tot bijna het absolute nulpunt bij -463,27 °F, zodat ze niet meer trillen. Afzonderlijke moleculen kunnen dan in rotatie worden gebracht met de minimaal mogelijke energie volgens het onzekerheidsprincipe.

Informatieverwerking van de toekomst

Al met al klinkt dit nog steeds vrij onpraktisch en zal het waarschijnlijk nog gigantischer en energieverslindender zijn dan de kamervullende kastcomputers uit de jaren 1960.

Wat wel spannend zal zijn, is wat de onderzoekers te zeggen hebben over toekomstige experimenten. Omdat een molecuul relatief complex is in vergelijking met een transistor of zelfs een qubit in een quantumcomputer, neemt het aantal meetbare toestanden toe.

In de volgende stap moeten "0" en "1" in de bekende bit en qubit een tribit of qutrit worden met de mogelijke toestanden -1, 0 en +1 in de kwantumcomputer op basis van moleculen.

Dit betekent dat niet alleen de eenheid die de basisinformatie opslaat kleiner wordt, van de nanometer tot de picometer. Het gebruik van "3" als basis resulteert ook in een veel hogere informatiedichtheid. In plaats van 100 bits zijn er bijvoorbeeld slechts 63 tribits nodig.

Als een Apple M2 Ultra in totaal 134 miljard transistors kan hebben, kunnen er in de toekomst - theoretisch gezien - 100 biljoen toestanden op hetzelfde oppervlak worden ondergebracht.