Rekordverdächtiger Quantencomputer mit über 1.000 Qubits

Das US- Unternehmen Atom Computing entwickelt den ersten Quantencomputer mit 1.180 Qubits, was die Genauigkeit der Maschine verbessern kann.

Der größte von Atom Computing gebaute Quantencomputer. Foto: Atom Computing

Der weltweit erste Quantencomputer verfügt über mehr als doppelt so viele Quantenbits (Qubits) wie der bisherige Weltrekordhalter, der Osprey-Computer von IBM (433 Qubits). Zwar bedeuten mehr Qubits nicht unbedingt eine bessere Leistung, doch für zukünftige fehlerfreie Quantencomputer ist eine große Anzahl von Qubits – im Gegensatz zu den heutigen, lauten Forschungsmaschinen – unerlässlich. Die größten Quantencomputer, wie die von IBM und Google, verwenden supraleitende Schaltkreise, die auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden. Doch die Rekordmaschine des kalifornischen Startups Atom Computing verfügt über 1.180 Qubits und verwendet neutrale Atome, die durch Laser in einem zweidimensionalen Gitter an ihrem Platz gehalten werden, berichtete New Scientist am 24. Oktober.

Ein Vorteil dieses Designs besteht laut Rob Hays, CEO von Atom Computing, darin, dass sich das System leicht skalieren und dem Netzwerk weitere Qubits hinzufügen lässt. Jeder nützliche Quantencomputer der Zukunft, der fehlerfrei ist (eine Eigenschaft, die als Fehlertoleranz bezeichnet wird), wird mindestens Zehntausende von Fehlerkorrektur-Qubits benötigen, die parallel zu den Programmier-Qubits arbeiten.

„Wenn wir die Qubit-Zahl auf mehrere zehn Qubits erhöhen, wie es die meisten supraleitenden und ionengefangenen Systeme heute tun, wird es sehr lange dauern, bis wir das Zeitalter fehlertoleranter Maschinen erreichen. Mit dem neutralen Atom-Ansatz können wir diesen Meilenstein deutlich schneller erreichen“, erklärt Hays. Ihm zufolge ist das Forschungsteam von Atom Computing bestrebt, die Anzahl der Qubits in der Maschine alle zwei Jahre um etwa das Zehnfache zu erhöhen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Computerbits, die den Wert 1 oder 0 haben, sind Qubits vielfältiger und verfügen je nach ihrer Erstellung über eine Reihe unterschiedlicher Eigenschaften. Neutrale Atome eignen sich besser für die Quantenverschränkung, einen seltsamen Quanteneffekt, bei dem zwei Qubits miteinander verbunden sind und sich gegenseitig sogar über große Entfernungen hinweg beeinflussen können. Sie arbeiten auch stabiler. Qubits im Computer von Atom Computing verhindern für fast eine Minute den Kollaps des Quantenzustands und erreichen dadurch Fehlertoleranz. Im Vergleich dazu hat der Osprey-Computer von IBM eine Qubit-Bindungszeit von nur etwa 70 – 80 Mikrosekunden.

Die lange Kohärenzzeit kommt von dem Ytterbiumatom, das Hays und Kollegen als Qubits verwendeten. Die meisten neutralen Atommaschinen verwenden die Elektronen der Atome als Quantenelemente zur Durchführung von Berechnungen, sie werden jedoch leicht durch die starken Laser beeinflusst, die zu ihrer Stabilisierung eingesetzt werden. Mit Ytterbium konnten die Forscher eine Quanteneigenschaft des Atomkerns namens Spin (der Eigendrehimpuls des Teilchens) nutzen, die weniger empfindlich auf Unordnung reagiert. Laut dem Forscher Ben Bloom von Atom Computing interagieren Atomkerne nicht so stark mit der äußeren Umgebung wie Elektronen.

Da Qubits so viele unterschiedliche Eigenschaften haben, ist es schwierig, sie zwischen verschiedenen Maschinen zu vergleichen. Bloom sagte jedoch, dass die Maschine von Atom Computing über eine Verarbeitungsleistung verfüge, die der eines IBM-Computers entspreche. Das Team hofft, den Computer im nächsten Jahr Kunden für Anwendungen im Cloud Computing anbieten zu können.

An Khang (laut New Scientist )

Quellenlink: https://vnexpress.net/may-tinh-luong-tu-pha-ky-luc-voi-hon-1-000-qubit-4668760.html