Quantum Motion lanceert eerste CMOS-kwantumcomputer ter wereld

Een Britse startup, Quantum Motion, heeft wat zij beschrijft als de eerste kwantumcomputer ter wereld gebaseerd op CMOS-siliciumtechnologie gepresenteerd—aangevuld door de gebruikelijke chips voor smartphones, laptops en camera’s. Dit systeem is al geïnstalleerd in het National Quantum Computing Centre (NQCC) en combineert een kwantumverwerkingsunit (QPU) met controle-software en interfaces die compatibel zijn met omgevingen zoals Qiskit en Cirq. Dit biedt een full-stack kwantumcomputingplatform dat zijn weerga niet kent.

Technische Specificaties

Quantum Motion heeft zich gericht op het ontwikkelen van een systeem dat gebruikmaakt van 300 mm wafers en standaard CMOS-productieprocessen. De spin-qubits (informatie gecodeerd in de spin van een elektron) zijn geïntegreerd in een modulair “tiles”-ontwerp, waardoor het systeem uitgebreid kan worden door herhaling.

Wat werd precies gebouwd?

• Fabricagetechnologie: CMOS op natuurlijk silicium (300 mm wafer).
• Type qubit: Spin-qubits van silicium, waarbij de QPU reken- en controlefuncties integreert in een dichte matrix die kan worden gerepliceerd.
• Systeemstack: QPU + UI + industrie-standaard controle-software en cryogene elektronica voor het bereiken van noodzakelijke temperaturen.
• Fysieke voetafdruk: Ongeveer 3 racks van 19”, wat relatief compact is voor een operationeel kwantumsysteem.

Waarom Silicium Belangrijk Is

De meeste kwantumroadmaps lopen tegen twee aanzienlijke obstakels aan: het vervaardigen van vele qubits met uniforme kwaliteit en het operationeel maken ervan met schaalbare elektronica. Silicium CMOS biedt diverse voordelen:

1. Bestaande industriële keten: Volwassen fabs met bekende standaarden en rendementen.
2. Dichte integratie: Mogelijkheid om controle- en leesfunctionaliteiten dichtbij de qubit te plaatsen.
3. Kosten en herhaalbaarheid: Grootschalige productie biedt voordelen die momenteel ontbreken in andere kwantumtechnologieën.

Staat van de Kunst en Precisiecontext

Het Quantum Motion-systeem is gebaseerd op eerdere samenwerkingen met University College London (UCL), waar een 98% trouw werd gehaald bij twee-qubit poorten op natuurlijk silicium. Dit cijfer is concurrerend voor deze technologie.

De Belofte van Schalen

De QPU groepeert berekeningen, lezen en controle in een replicabele matrix. Theoretisch gezien zou het mogelijk moeten zijn om eenvoudig meer tiles toe te voegen om:

• Aantal qubits per chip (en per wafer) te vergroten.
• Signaalroutes te vereenvoudigen.
• Dichtheid en thermische stabiliteit te verbeteren door meer functies dicht bij de qubit te integreren.

Wat Dit Betekent Voor De Industrie

De compactheid van het systeem suggereert een schonere integratie in datacenters. Als de front-end geproduceerd wordt in 300 mm CMOS fabs, kunnen beschikbaarheid en kosten in de toekomst verbeteren.

Voorzichtigheid Is Geboden

• Het blijft een uitdaging om de delicate dilutierefrigeratie te beheren.
• De fideliteit van 98% is niet toereikend voor efficiënte kwantumfoutcorrectie.
• De interconnectiviteit tussen tiles en de synchronisatie van signalen blijven grote uitdagingen.

Conclusie

Quantum Motion’s aankondiging opent een veelbelovende weg: kwantumcomputing met siliciumtechnieken. Als de spin-qubits verhoogde fideliteit aanhouden en de CMOS-integratie het benodigde kabelwerk kan verminderen, kan de schaalbaarheid—de Achillespees van kwantumtechnologie—een realiteit worden. Totdat er een succesvolle implementatie van foutcorrectie en duurzame logische qubits is, blijft voorzichtigheid geboden. De boodschap is duidelijk: de kwantumtechnologie wil communiceren in CMOS, en het eerste prototype in drie racks is nu operationeel.