Forschern gelingen große Fortschritte beim Quantencomputing

ForschungInnovation
quantenchip-ibm (Bild: IBM)

Australische Wissenschaftlern ist es gelungen, 10.000 einzelne Quantensysteme in einer Komponente zu vereinen – was einen neuen Rekord bedeutet. Kanadische Forscher generierten dagegen ein Quantenbit (Qubit), welches seine Stabilität bei Raumtemperatur 39 Minuten lang bewahren konnte.

In Kanada und Australien ist es zwei Forscherteams unabhängig voneinander gelungen, erhebliche Fortschritte auf dem Weg zum Quantencomputing zu erzielen. So konnte in Kanada aufgrund von Vorarbeiten japanischer Wissenschaftler ein Quantenbit bei Raumtemperatur 39 Minuten lang stabil gehalten werden. Den australischen Kollegen gelang dagegen ein neuer Bestwert hinsichtlich der Skalierbarkeit von Quantenschaltkreisen: 10.000 dieser Systeme wurden an der Universität Sydney in einer Komponente zusammengeführt.

An der Entwicklung des bislang größten Quanten-Clusters waren die University of Sydney, die Australian National University in Canberra sowie die Universität Tokio beteiligt. Sie erreichten einen neuen Rekord von 10.000 Schaltkreisen. Bislang lag der Höchstwert bei lediglich 14 miteinander verbundenen Quantensystemen.

quantenchip-ibm
Siliziumchip mit drei supraleitenden Quantenbits (Bild: IBM Research)

Physiker Nicolas Menicucci aus Sydney erläutert die zu überwindenden Hürden wie folgt: “Die beiden größten Hindernisse bei der Schaffung von Quantencomputern sind die präzise Steuerung winziger Quantensysteme und die Frage der Skalierbarkeit, also immer größere Quantencomputer aus kleinen Bauteilen herzustellen. Unser Durchbruch erfolgte bei der Skalierbarkeit der grundlegenden ‘Leiterplatte’ eines Quantencomputers aus Laserlicht.”

Das neue Design der Australier nutzt eine Vorlage aus Tokio. Im nächsten Schritt wird nach Menicuccis Angaben eine präzisere Steuerung benötigt. Das Projekt haben er und seine Kollegen in der Fachpublikation Nature Photonics ausführlich dargelegt.

Physiker der Simon Fraser University aus Vancouver entwickelten in einem Siliziumkristall ein aus phosphorhaltigen Atomen bestehendes Qubit, das bei normaler Raumtemperatur 39 Minuten lang seine Stabilität behielt. Dies berichtet die BBC. Die Datenspeicher überlebten auch eine Abkühlung und anschließende, erneute Wärmezufuhr. Zum Auslesen mussten die Quantenbits allerdings immer noch auf 10 Kelvin beziehungsweise -263,15 Grad Celsius gekühlt werden.

Die nächste Aufgabe besteht den Forschern zufolge darin, mehrere Qubits mit unterschiedlichen Zuständen auf diese Weise zu behandeln. Ein Auslesen bei Raumtemperatur liege wahrscheinlich noch in weiter Ferne. Ihr Projekt erläutern sie in der Zeitschrift Science.

Ein Quantencomputer beruht auf den Gesetzmäßigkeiten der Quantenmechanik. Im Gegensatz zu normalen Bits können Quantenbits die Zustände Null und Eins gleichzeitig haben. Dadurch wären millionenfache parallele Berechnungen möglich, was dem Quantencomputer einen erheblichen Leistungsvorteil gegenüber konventionellen Rechnern verschaffen würde. Dies wäre vor allem bei komplexen Simulationen, Verschlüsselungsalgorithmen und der Suche in großen Datenbanken von Vorteil.

[mit Material von Florian Kalenda, ZDNet.de]

Tipp: Wie gut kennen Sie sich mit der europäischen Technologie-Geschichte aus? Überprüfen Sie Ihr Wissen – mit 15 Fragen auf silicon.de
.

Anklicken um die Biografie des Autors zu lesen  Anklicken um die Biografie des Autors zu verbergen