Klassieke computers krijgen het steeds zwaarder naarmate quantumcircuits groter worden. De reden: de rekenkracht die nodig is voor een simulatie groeit explosief mee met de complexiteit van het circuit. Een team van wetenschappers denkt dat licht hier de oplossing kan bieden.
Simuleren met licht in plaats van transistors
In een onderzoek gepubliceerd op 26 oktober 2026 presenteren Yufeng Zhang en collega's een architectuur voor klassieke optische quantumsimulatie. Het systeem behandelt quantumpoorten en batches van inputtoestanden niet als losse processen, maar als onafhankelijke tensordimensies. Dat maakt het mogelijk om geschikte tensornetwerk-contracties direct op dezelfde processor uit te voeren, aldus de publicatie op arxiv.org.
De kern van de innovatie zit in multidimensionale codering en uitlezing. Door zowel ruimtelijke vrijheidsgraden als golflengtevrijheidsgraden te benutten, realiseren de onderzoekers hoogwaardige tensor-matrixvermenigvuldigingen in één enkele propagatie. Daardoor verwerkt de architectuur alle computationele basisinputs voor elke 4-qubit poort tegelijk.
🧠 Even simpel uitgelegd
Stel je een quantumcircuit voor als een doolhof met steeds meer gangen. Een gewone computer moet elke gang afzonderlijk uitlopen — en dat aantal gangen verdubbelt bij elke extra qubit. Deze onderzoekers gebruiken lichtstralen die in één keer door héél het doolhof reizen, alsof ze alle gangen tegelijk afleggen. Zo lossen ze een berekening op die een normale chip in duizenden stappen zou moeten verdelen.
Getest met twee bekende quantumalgoritmen
Om te bewijzen dat de optische architectuur werkt, evalueerden de onderzoekers het systeem numeriek met een natuurkundig model voor optische propagatie. Daarbij gebruikten ze twee bekende quantumalgoritmen:
- Het Deutsch-algoritme: de architectuur simuleerde de werking van dit algoritme.
- Het Grover-algoritme: het tensornetwerk werd getest op alle 128 doelinstanties van een 7-qubit versie van dit algoritme.
De resultaten vormen een geünificeerd kader voor zowel gate-state batchsimulaties als tensornetwerksimulaties. Dat opent de weg naar het optimaal benutten van optische gelijktijdigheid (concurrency) bij uiteenlopende quantumsimulatietaken.
Waarom dit belangrijk is
De verschuiving naar optische verwerking is een directe reactie op de fysieke limieten van digitale hardware. Waar bedrijven in de datamanagementsector, zoals quantucom, zich richten op platforms voor ongestructureerde data en cloud-gebaseerde analytics, richt dit academische onderzoek zich specifiek op de rekenkundige uitdagingen van quantumfysica.
De publicatie valt binnen de vakgebieden quantumfysica, toegepaste fysica en optica. Door de complexiteit van de Hilbertruimte te omzeilen via optische tensorverwerking, hopen de auteurs een efficiëntere route te bieden voor het testen van quantumcircuits — nog voordat die op echte quantumhardware draaien.
Het volledige onderzoek, bestaande uit 17 pagina's en ondersteund door vier figuren, is beschikbaar via de arxiv.org en biedt een gedetailleerde technische uiteenzetting van de gebruikte optische modellen en de simulatieresultaten.