Logboek 2021/4 Herfst en behandeling
Gorinchem (368)
Dinsdag 30-11-2021
De makke bij quantumcomputers is dat het erg lastig is om ze te bouwen, moeilijk zijn op te schalen en moeilijk om mee te werken. Dat vergt zeer lage temperaturen, kouder dan in de ruimte tussen de sterren. De verdere ontwikkeling is mede daardoor erg moeizaam. Aan de Stanford University werpen onderzoekers zich nu op een nieuw type, fotonische quantumcomputers, die werken met fotonen, deeltjes van licht. Die kunnen eenvoudig informatie overbrengen en bovendien werkt een fotonische quantumcomputer bij kamertemperatuur. Al eerder was het gelukt om enkelvoudige 'logische poorten' te maken voor fotonen, maar tot op heden lukte het niet om ze in grote aantallen te maken en ze op een betrouwbare manier aan elkaar te verbinden om er meer complexe berekeningen mee te doen.
Senior-auteur is de hoogleraar Shanhui Fan, directeur van het Edward L. Ginzton Laboratory. De onderzoekers van Stanford stellen een ontwerp voor, waarin een laser slechts een enkel atoom manipuleert, dat op zijn beurt de toestand van fotonen kan veranderen door middel van het wonderlijke fenomeen van quantumteleportatie. Je kunt het atoom steeds weer resetten en steeds opnieuw gebruiken voor een heleboel quantumpoorten, zodat je er niet steeds nieuwe hoeft te bouwen. Dat maakt het veel gemakkelijker om een quantumcomputer te construeren. Je hebt er alleen maar een kabel van glasvezels voor nodig, een bundelsplitter, een paar optische schakelaars en een optische ruimte voor nodig. Die zaken zijn gewoon te koop, worden in veel andere toepassingen gebruikt en ze worden steeds verfijnder.
Het ontwerp heeft twee componenten: een ring van glasvezel voor opslag en een verstrooingsunit. De opslagring werkt analoog aan het geheugen van een gewone computer, is een cirkelvormige glasvezelbundel, waarin een aantal fotonen rondcirkelen. Op dezelfde wijze waarop bits informatie opslaan in een gewone computer, vertegenwoordigt ieder foton een quantumbit c.q. een qubit, de eenheid van quantuminformatie. De draairichting van het foton in de opslagring bepaalt de digitale waarde van de qubit, dus 0 of 1. Omdat in quantumtermen een foton in een superpositie kan bestaan, kan het in beide richtingen door de ring circuleren en tegelijk zowel 0 als 1 zijn.
Vervolgens kunnen de operators het foton manipuleren en het van de opslagring naar de verstrooingsunit sturen, waar het terechtkomt in een ruimte waar zich één enkel atoom bevindt, waarmee het reageert en in quantumverstrengeling raakt. Dat is het merkwaardige fenomeen dat Einstein in de jaren 30 van de vorige eeuw 'spooky action at a distance' noemde: onmiddellijke verandering bij het ene deeltje als je de verstrengelde partner manipuleert. Sneller dan het licht, want op exact hetzelfde moment. Na de verstrengeling verlaat het foton de ruimte met het atoom erin en daarna laat men een laserstraal het atoom treffen. Daardoor verandert de quantumtoestand van het atoom en ogenblikkelijk ook de status van het verstrengelde foton.
'By measuring the state of the atom, you can teleport operations onto the photons', zegt een van de onderzoekers Ben Bartlett in Phys.org/news. 'So we only need the one controllable atomic qubit and we can use it as a proxy to indirectly manipulate all of the other photonic qubits.' Het klinkt inderdaad verbluffend eenvoudig, want je kunt dat ene atoom steeds weer gebruiken en opnieuw verstrengelen met meerdere, opvolgende fotonen. Om een computerprogramma te laten lopen hoef je alleen maar de code te vertalen in een reeks manipulaties met het ene atoom door de achtereenvolgende serie fotonen, die je de verstrooingsunit binnen stuurt. Vernuftig (als het klopt). Dus instructies invoeren in de vorm van reeksen verstrengelde fotonen. Tja, misschien zijn quantumcomputers met ongekend grote vermogens niet meer zover weg.
Het is een vervelende, sombere regendag. Vanmiddag moet ik naar een vergadering van het bestuur van de Gorcumse Poëzieroute in Hoornaar. Niet alle bestuursleden wonen in de stad. Vanwege corona verplaatsen we de voorgenomen viering van het tienjarig bestaan van maart naar begin juni. Er komt over een tijdje een nieuw gedicht in de route, op de Krommenhoek. Daar kom ik nog op terug.
Het RIVM meldt dat het instituut de coronavariant omikron heeft aangetroffen in twee testmonsters die op resp. 19 en 23 november in Nederland waren afgenomen. De variant was dus al veel eerder in ons land. Waarom werd ze niet eerder opgemerkt? Dat geldt ook voor andere landen. In de hele EU telt men vandaag 44 besmettingen met de variant. Het gaat om Oostenrijk, België, Tsjechië, Denemarken, Frankrijk, Duitsland, Italië, Nederland, Portugal, Spanje en Zweden. De inreisbeperkingen van veel landen zijn dus niet erg zinvol; op zijn best geven ze enig respijt. De bestaande coronavaccins zijn waarschijnlijk veel minder effectief tegen de omikronvariant dan tegen eerdere varianten van het virus. Dat zegt de directeur van farmaceut Moderna, Stéphane Bancel, tegen de Financial Times.
Over de aantallen besmettingen. Daar hebben we nauwelijks meer zicht op. De GGD'en zitten al een dag of tien aan het maximum van hun testcapaciteit en daar bovenop laat slechts 42 procent van de mensen met klachten zich testen. Heeft het nog nut? Bovendien is het bron- en contactonderzoek vrijwel verlopen.
Bij het RIVM zijn tot 10.00 uur vanmorgen 22.165 nieuwe positieve tests gemeld. Dat zijn er 613 meer dan gisteren, maar - zie eerder - het zegt niet zoveel. Ëén op de drie ziekenhuizen stopt alle planbare zorg. Daarnaast geven 24 van de 74 ziekenhuizen aan dat ook kritieke planbare zorg niet geheel volgens planning geleverd kan worden. Dat betreft onder meer hartoperaties en kankerbehandelingen. Momenteel liggen er 2.845 coronapatiënten in het ziekenhuis (gisteren 2772), van wie 595 op de IC (gisteren 563). Er waren 65 coronadoden. Naar het begin van dit kwartaal