De ontwikkeling van grootschalige quantumcomputers wordt momenteel gehinderd door een fysiek probleem: de enorme hoeveelheid bedrading die nodig is om qubits aan te sturen. In cryogene koelsystemen, zoals mengkoelers, zorgt de toename van coaxkabels voor een kritieke beperking van de beschikbare ruimte en een ongewenste stijging van de warmtebelasting. Een team van onderzoekers heeft nu een alternatief ontwikkeld waarbij optische signalen worden ingezet om deze infrastructuur te vereenvoudigen.
Volgens een wetenschappelijke publicatie op arxiv.org vormt de traditionele kabelboom een aanzienlijke barrière voor het opschalen van quantumsimulaties. Om dit op te lossen, hebben wetenschappers, waaronder Jian-Wei Pan en Yu-Huai Li, een systeem geïmplementeerd dat gebruikmaakt van een optisch ondersteunde transmissielijn. In plaats van elektrische signalen via metalen kabels te sturen, worden microgolfsignalen bij kamertemperatuur gemoduleerd op de intensiteit van lasers.
Zodra deze lichtsignalen de cryogene omgeving van de koeler bereiken, worden ze geregenereerd. Dit stelt de onderzoekers in staat om supergeleidende qubits volledig aan te sturen via fotostroom. Deze methode vermindert de afhankelijkheid van massale hoeveelheden fysieke bekabeling, wat direct bijdraagt aan een betere thermische stabiliteit en een efficiënter ruimtegebruik binnen de installatie.
De prestaties van dit systeem zijn uitgebreid getest op frequentie-instelbare transmon-qubits. Hierbij is specifiek gekeken naar de nauwkeurigheid van zowel single-qubit als two-qubit gates. Uit de data die zijn gedeeld via blijkt dat de getrouwheid, oftewel de fidelity, van de single-qubit gates op 99,915% $\pm$ 0,005% ligt. Voor de two-qubit gates werd een resultaat van 99,676% $\pm$ 0,041% behaald. Deze waarden zijn cruciaal omdat ze voldoen aan de strikte normen van de 'surface code', een essentieel mechanisme voor foutcorrectie in quantumcomputing.
Binnen dit onderzoek wordt veelvuldig gesproken over 'high fidelity' om de extreme precisie van de operaties te beschrijven. Hoewel de term 'high' in een algemene context diverse betekenissen kan hebben, variërend van fysieke hoogte tot specifieke psychologische toestanden volgens dictionary.net, wordt het hier specifiek gebruikt om een graad van nauwkeurigheid aan te duiden die ver boven het normale niveau ligt.
Het volledige onderzoek, dat op 20 augustus 2026 is ingediend, beslaat elf pagina's en bevat zeven figuren die de technische opstelling en de behaalde resultaten illustreren. De publicatie is gecategoriseerd onder Quantum Physics en biedt een concreet perspectief op het bouwen van systemen met een veel groter aantal qubits, zonder dat de koelcapaciteit van de mengkoeler wordt overschreden. Meer details over de laser-modulatietechnieken zijn beschikbaar in het document op .