Nederlandse quantumcomputer Carina draait gewoon in het datacenter

De baanbrekende architectuur is ontwikkeld voor het Quantum Computing Initiative van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR QCI) en is gefinancierd door het Duitse ministerie van Onderzoek, Technologie en Ruimtevaart.

Universeel inzetbaar op kamertemperatuur

Waar eerdere fotonische quantumsystemen vaak gebouwd waren rondom zeer specifieke en beperkte rekenmodellen (zoals boson samplers), breekt Carina met die traditie. Het systeem is ontworpen om een universele 'gate-set' te implementeren. Dit betekent dat het in staat is om elk denkbaar, op poorten gebaseerd quantumalgoritme uit te voeren.

Een van de grootste voordelen van Carina is de praktische toepasbaarheid. Veel huidige quantumcomputers vereisen extreem complexe en kostbare koelinstallaties (cryogene infrastructuur) om te kunnen functioneren. Carina werkt grotendeels op kamertemperatuur en maakt gebruik van standaard rack-gebaseerde infrastructuur en componenten die compatibel zijn met bestaande optische netwerken. Hierdoor kunnen datacenters en IT-afdelingen nu al beginnen met het integreren van quantumtechnologie in hun dagelijkse workflows.

Technische doorbraak in één stack

Om een universele fotonische computer buiten het laboratorium te laten werken, heeft QuiX Quantum alle benodigde technologieën geïntegreerd in één enkele, compacte stack. Carina combineert onder andere:

• On-chip generatie van enkele fotonen (die dienen als de fysieke qubits).
• Multiplexing en het genereren van 'cluster-states' (de fundamentele bouwstenen voor fotonische berekeningen).
• Snelle feed-forward-besturing (FFCU): Een unit die signalen van fotonendetectoren realtime omzet in stuurcommando's voor de optische chips.
• Photonic Assembly Control Unit (PACU): Een gestandaardiseerde besturingslaag voor de fotonische chips.

Dankzij deze integratie is QuiX het eerste Europese quantumbedrijf dat erin is geslaagd om fysieke qubitfouten te beperken tot onder de kritieke drempelwaarde die nodig is voor schaalbare, fouttolerante systemen.

Een mijlpaal voor de sector

Wetenschappers reageren enthousiast op de lancering. Professor Gerard J. Milburn van de Universiteit van Queensland, die in 2001 aan de wieg stond van het theoretische schema voor lineaire optische quantumcomputing, noemt Carina een cruciale mijlpaal:

"De centrale vraag was destijds of we de probabilistische aard van interacties tussen fotonen konden omzetten in iets dat rekenkundig universeel is. Het antwoord was ja, maar het technische pad was loodzwaar. Wat QuiX Quantum met Carina laat zien, is dat dit pad niet alleen haalbaar is, maar ook bewandelbaar met geïntegreerde fotonica. Het verschuift de discussie van de vraag of fotonische quantumcomputing universeel kan zijn naar hoe snel we dit kunnen opschalen."

De weg naar logische qubits

Volgens Stefan Hengesbach, CEO van QuiX Quantum, lost Carina een belangrijk dilemma in de industrie op: "De markt was voorheen verdeeld tussen systemen die weliswaar snel gecommercialiseerd konden worden maar niet universeel waren, en complexe architecturen die op papier schaalbaar waren maar in de praktijk nauwelijks te bouwen bleken. Carina brengt die twee werelden nu samen."

Met de levering van het Carina-hardwareplatform aan het Duitse DLR QCI is de toon gezet. De technologie dient bovendien als het fysieke fundament voor QuiX' volgende project: de Dedalo-architectuur. Met die opvolger wil het Enschedese bedrijf de definitieve stap zetten van fysieke qubits naar logische, fouttolerante qubits in commerciële datacenters.