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 erste Quantencomputer der Welt 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 lauten Forschungsmaschinen von heute – unerlässlich. Die größten Quantencomputer, wie die von IBM und Google, verwenden supraleitende Schaltkreise, die auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden. Doch die rekordbrechende Maschine 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 das System leicht skaliert und dem Netzwerk weitere Qubits hinzugefügt werden können. Jeder nützliche zukünftige Quantencomputer, der fehlerfrei ist (eine Eigenschaft, die als Fehlertoleranz bezeichnet wird), wird mindestens Zehntausende von fehlerkorrigierenden Qubits benötigen, die parallel zu den Programmier-Qubits arbeiten.
„Wenn wir auf Dutzende von Qubits hochskalieren, 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 Atomansatz können wir diesen Meilenstein viel schneller erreichen“, erklärt Hays. Ihm zufolge zielt das Forschungsteam von Atom Computing darauf ab, 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 Art ihrer Herstellung 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 fast eine Minute lang den Kollaps des Quantenzustands und erreichen so Fehlertoleranz. Im Vergleich dazu verfügt IBMs Osprey-Computer über eine Qubit-Bindungszeit von nur etwa 70 – 80 Mikrosekunden.
Die lange Kohärenzzeit ist auf das Ytterbiumatom zurückzuführen, das Hays und Kollegen als Qubits verwendeten. Die meisten neutralen Atommaschinen nutzen die Elektronen der Atome als Quantenelemente für ihre Berechnungen, sie werden jedoch leicht durch die starken Laser beeinflusst, die zu ihrer Stabilisierung eingesetzt werden. Mit Ytterbium können Forscher eine Quanteneigenschaft von Atomkernen namens Spin (der Eigendrehimpuls des Teilchens) nutzen, die weniger empfindlich auf Unordnung reagiert. Laut dem Forscher Ben Bloom von Atom Computing interagieren Kerne nicht so stark mit der Außenumgebung wie Elektronen.
Da Qubits so viele verschiedene 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 )
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