Waarom moeten de meeste quantumcomputers bijna tot het absolute nulpunt gekoeld worden, en welke niet?
Supergeleidende quantumchips, zoals die van IBM en Google, kunnen volgens IBM alleen werken bij temperaturen kouder dan de ruimte buiten de aarde. Een dilutiekoeler, een koelkast die met een mengsel van heliumisotopen werkt, houdt die extreem lage temperatuur lang genoeg vast om verstoring te onderdrukken: overtollige warmte en thermische ruis. Zo houdt de quantumtoestand lang genoeg stand voor een betrouwbare berekening. IBM testte dit al in de praktijk in zijn faciliteit in Poughkeepsie, waar twee modulaire cryogene cellen voor het eerst samen gekoppeld en gebruikt werden.
Er is nog een tweede reden om zo diep te koelen, los van de supergeleiding zelf. Het Amerikaanse NIST, samen met Chalmers University of Technology, legt uit dat een qubit tussen twee berekeningen “gereset” moet worden naar zijn laagste energietoestand. Hoe kouder die reset gebeurt, hoe vollediger hij is en hoe minder startfouten een volgende berekening meeslepen. Het team publiceerde in januari 2025 een nieuwe quantumkoelmethode die een qubit tot 22 millikelvin resette, kouder dan de eerdere 40 tot 49 millikelvin.
Niet elke quantumcomputer heeft die diepe koeling nodig. QuEra legt het verschil tussen qubittypen uit: een supergeleidend systeem heeft een dilutiekoeler van ongeveer 10 tot 20 millikelvin nodig, met gespecialiseerde faciliteiten en veel stroom. Bij een neutrale-atoomsysteem worden alleen de qubits zelf, losse atomen die met laser-tweezers in een vacuümkamer vastgehouden worden, met lasers tot microkelvin-temperaturen gekoeld; de machine daaromheen blijft op kamertemperatuur staan, zonder cryogene installatie.
IonQ’s ionenval-quantumcomputers draaien op kamertemperatuur, zonder dilutiekoeler. Een extreem hoog vacuüm, vergelijkbaar met het vacuüm op het maanoppervlak, houdt de ionen in een kleine vacuümkamer lang genoeg stabiel. Elk ytterbium-ion wordt afzonderlijk met laserkoeling bijna bewegingsloos gemaakt, maar dat gebeurt lokaal aan de ionen zelf: de omringende apparatuur blijft op kamertemperatuur staan. Pasqal bouwt op een vergelijkbare manier quantumcomputers met neutrale rubidium-atomen, vastgehouden en gekoeld door sterk gefocuste lasers, “optische tweezers”. Het bedrijf noemt dit zelf een architectuur die op kamertemperatuur werkt, zonder de energie-intensieve diepe cryogene koeling die supergeleidende machines nodig hebben, wat volgens Pasqal de schaalbaarheid ten goede komt.
Fotonische qubits gaan nog een stap verder. PsiQuantum bouwt quantumcomputers met lichtdeeltjes als qubit en zegt dat de qubit zelf geen warmte “voelt”. Alleen de extreem gevoelige supergeleidende single-photon-detectoren die de toestand van de qubit uitlezen moeten cryogeen gekoeld worden, tot ongeveer 4 kelvin, veel minder extreem dan de millikelvin die supergeleidende qubits zelf nodig hebben. Daarvoor kan PsiQuantum bestaande grootschalige cryo-infrastructuur gebruiken, zoals bij het Amerikaanse SLAC National Accelerator Laboratory.
| Qubittype | Bedrijf (voorbeeld) | Wat wordt gekoeld | Koudste temperatuur |
|---|---|---|---|
| Supergeleidend | IBM | De hele chip en bedrading | Ongeveer 10 tot 20 millikelvin. |
| Ionenval | IonQ | Alleen de ionen zelf, met lasers | Microkelvin aan de ionen, kamertemperatuur eromheen. |
| Neutrale atomen | Pasqal, QuEra | Alleen de atomen zelf, met lasers | Microkelvin aan de atomen, kamertemperatuur eromheen. |
| Fotonisch | PsiQuantum | Alleen de uitleesdetectoren | Ongeveer 4 kelvin. |
Lezers die willen weten hoe deze vijf qubittypen zich onderling verhouden op prestaties, kunnen dat nalezen in de vergelijking van qubittypen op deze site. Elk van deze claims staat op naam van het bedrijf of instituut dat ze zelf meldt.
Bronnen
- [1]IBM's new modular architecture for cryogenic systems IBM Quantum en IBM Research
- [2]Do quantum computers need cryogenic cooling? QuEra Computing
- [3]Novel 'Quantum Refrigerator' Is Great at Erasing Quantum Computer's Chalkboard NIST
- [4]IonQ Announces Innovations in Compact, Room-Temperature Quantum Computing through Novel Extreme High Vacuum (XHV) Technology IonQ
- [5]Technology - Pasqal Pasqal
- [6]Our approach PsiQuantum
MethodiekHoe dit artikel tot stand kwam
- Feiten bevestigd
- 6 / 6
- Bronnen
- 6
- Laatst gecontroleerd
- 9 nov 2026
- Beeld
- Foto
Dit artikel is door een AI-systeem geschreven op basis van feiten uit internationale vakmedia, publicaties van bedrijven en onderzoeksinstellingen en openbare bronnen, met de bron bij elk feit, en gecontroleerd volgens onze methodologie. De auteursnaam is een redactioneel pseudoniem. Fouten? Meld ze via de contactpagina.
Gebruikte feiten
- Supergeleidende qubits (zoals bij IBM en Google) kunnen volgens IBM alleen werken bij temperaturen kouder dan de ruimte buiten de aarde. Een dilutiekoeler houdt die extreem lage temperatuur lang genoeg vast om bronnen van verstoring zoals overtollige warmte en thermische ruis te onderdrukken, zodat de quantumtoestand lang genoeg standhoudt voor een betrouwbare berekening. IBM testte dit al in de praktijk in zijn faciliteit in Poughkeepsie, waar twee modulaire cryogene cellen voor het eerst samen gekoppeld en gebruikt werden. IBM Quantum · 9 nov 2026
- Het Amerikaanse NIST (met Chalmers University of Technology) legt uit waarom het koelen zelf nodig is, los van supergeleiding: een qubit moet tussen berekeningen "gereset" worden naar zijn laagste energietoestand, en hoe kouder dat gebeurt, hoe vollediger die reset en hoe minder startfouten een berekening meeslepen. Het team publiceerde in januari 2025 een nieuwe quantumkoelmethode die een qubit tot 22 millikelvin resette, kouder dan de eerdere 40 tot 49 millikelvin. NIST · 9 nov 2026
- QuEra legt het verschil tussen qubittypen uit: supergeleidende systemen hebben een dilutiekoeler van ongeveer 10 tot 20 millikelvin nodig, met gespecialiseerde faciliteiten en veel stroom. Bij neutrale-atoomsystemen worden alleen de qubits zelf (losse atomen die met laser-tweezers in een vacuümkamer vastgehouden worden) met lasers tot microkelvin-temperaturen gekoeld; de machine daaromheen blijft gewoon op kamertemperatuur staan, zonder cryogene installatie. QuEra · 9 nov 2026
- IonQ's ionenval-quantumcomputers draaien op kamertemperatuur, zonder dilutiekoeler: een extreem hoog vacuüm (XHV-technologie, vergelijkbaar met het vacuüm op het maanoppervlak) in een kleine vacuümkamer houdt de ionen lang genoeg stabiel. Elk ytterbium-ion wordt afzonderlijk met laserkoeling (Dopplerkoeling en resolved-sideband- koeling) bijna bewegingsloos gemaakt, maar dat gebeurt lokaal aan de ionen zelf; de omringende apparatuur blijft op kamertemperatuur staan. IonQ · 9 nov 2026
- Pasqal bouwt quantumcomputers met neutrale rubidium-atomen die door sterk gefocuste lasers ("optische tweezers") vastgehouden en gekoeld worden. Het bedrijf noemt dit zelf een architectuur die op kamertemperatuur werkt, zonder de energie-intensieve diepe cryogene koeling die supergeleidende machines nodig hebben, wat volgens Pasqal de schaalbaarheid ten goede komt. Pasqal · 9 nov 2026
- PsiQuantum bouwt quantumcomputers met fotonen als qubit en zegt dat de qubit zelf geen warmte "voelt": alleen de extreem gevoelige supergeleidende single-photon-detectoren die de toestand van de qubit uitlezen moeten cryogeen gekoeld worden, tot ongeveer 4 kelvin. Dat is veel minder extreem dan de millikelvin die supergeleidende qubits zelf nodig hebben, en PsiQuantum kan daarvoor bestaande grootschalige cryo-infrastructuur gebruiken, zoals bij het Amerikaanse SLAC National Accelerator Laboratory. PsiQuantum · 9 nov 2026
_Tz94y.webp)
