Quantumcomputers en superslimme sensoren worden vaak gepresenteerd als de volgende grote stap in technologie. Ze zouden ingewikkelde problemen sneller kunnen oplossen en metingen mogelijk maken die nu nog onmogelijk zijn. Toch blijkt de praktijk een stuk weerbarstiger. Niet door gebrek aan ideeën, maar door iets veel simpelers: het maken van de chips zelf. Dat schrijft onderzoeksbureau IDTechEx in een nieuw rapport over materialen voor quantumtechnologie, aldus het bureau.
Veel quantumapparaten werken met zogeheten superconducting chips. Dat zijn chips gemaakt van speciale metalen die bij extreem lage temperaturen geen elektrische weerstand hebben. Dat klinkt exotisch, maar het grote voordeel is dat signalen dan vrijwel zonder verlies kunnen bewegen. Precies dat is nodig voor quantumcomputers en zeer gevoelige meetapparatuur. Grote techbedrijven zoals IBM en Google Quantum AI bouwen al jaren quantumcomputers op basis van deze techniek.
Het echte probleem zit hem in de schaal. In deze chips zitten piepkleine onderdelen, zogenoemde Josephson-juncties. Die bestaan uit twee metalen laagjes met daartussen een flinterdun isolerend laagje. Dat laagje is zo dun dat het bijna niet voor te stellen is: een paar atomen dik. Juist daardoor kunnen quantumdeeltjes doen wat ze moeten doen. Maar hier gaat het vaak mis. Als dat laagje ook maar een héél klein beetje dikker of dunner is dan bedoeld, werkt het onderdeel al anders.
Dat betekent dat twee onderdelen op dezelfde chip zich net niet hetzelfde gedragen. Voor een gewone computer is dat geen ramp, maar voor een quantumcomputer wel. Die is extreem gevoelig en moet precies voorspelbaar werken. Kleine verschillen maken het systeem moeilijk te gebruiken en zorgen ervoor dat veel chips uiteindelijk worden afgekeurd.
Hetzelfde probleem speelt bij quantum-sensoren, zoals apparaten die extreem zwakke magnetische signalen kunnen meten, bijvoorbeeld in medische scanners. Volgens IDTechEx ligt de oplossing niet in snellere computers, maar in betere productiemethoden. Fabrieken moeten leren werken op een niveau waarbij zelfs verschillen van minder dan een nanometer worden gecontroleerd. De belofte van quantumtechnologie is groot, maar voorlopig blijkt dat zelfs de kleinste foutjes een grote impact hebben.
