Zwei Quantensprünge beim Quantencomputing

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Forschergruppen in Australien und Kanada haben unabhängig von einander wichtige Erfolge bei der Realisierung eines Quantencomputers errungen. So konnten Forscher insgesamt 10.000 Quantensysteme zusammenführen und die andere Gruppe schaffte es knapp 40 Minuten lang einen stabilen Zustand eines Qubits zu erhalten.

Auf diese Weise versuchen australische Forscher normalen Menschen das erfolgreiche Konzept ihres Quanten-Super-Cluster nahe zu bringen. Quelle: Australian National University of Canberra
Auf diese Weise versuchen australische Forscher normalen Menschen das erfolgreiche Konzept ihres Quanten-Super-Cluster nahe zu bringen, bei dem sie 10.000 Quantensysteme zusammfassen konnten. Quelle: Australian National University of Canberra

Der Rekord beim Zusammenführen von Quantensystemen lag bisher bei 14. Jetzt hat eine Forschergruppen in Australien mit Hilfe von Vorarbeiten von Kollegen aus Tokio ganze 10.000 Quantensysteme in einer Komponente zusammengeführt. Ein kanadisches Team schaffte ein dagegen ein Quantenbit (Qubit), das bei Raumtemperatur 39 Minuten lang stabil war; auch das ein Durchbruch auf dem Weg hin zu einem Quantencomputer.

Die am Bau des bisher größten Quantenschaltkreises beteiligten Universitäten waren die University of Sydney, die Australian National University in Canberra und die Universität Tokio. Physiker Nicolas Menicucci aus Sydney erklärt: “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 kommt von den Australiern, sie nutzten aber eine Vorlage aus Tokio. Als nächsten Schritt braucht es Menicucci zufolge mehr Präzision bei der Steuerung. Das Projekt haben er und seine Kollegen in Nature Photonics ausführlich geschildert.

Das Kunststück, ein Qubit aus phosphorhaltigen Atomen in einem Siliziumkristall, bei Raumtemperatur 39 Minuten lang stabil zu halten, schafften Physiker von der Simon Fraser University aus Vancouver, wie die BBC berichtet. Die Qubits überlebten Abkühlung und erneute Wärmezufuhr. Zum Auslesen mussten die Datenspeicher aber immer noch auf 10 Grad Kelvin oder -263,15 Grad Celsius gebracht werden.

Die nächste Herausforderung besteht den Forschern zufolge darin, mehrere Qubits mit unterschiedlichen Zuständen auf diese Weise zu behandeln. Ein Auslesen bei Raumtemperatur liegt für die Forschung noch in weiter Ferne. Die kanadischen Forscher stellen das Projekt in der Zeitschrift Science dar.

Das Konzept eines Quantencomputers basiert auf den besonderen Gesetzen der Quantenmechanik. Das Besondere an Quantenbits, kurz Qubits, ist dass sie anders als normale Bits Null und Eins zugleich enthalten. Damit wären millionenfache parallele Berechnungen möglich. Ein Quantencomputer hätte damit einen kaum vorstellbaren Leistungsvorsprung gegenüber herkömmlichen Computertechnik. Vorteile entstünden vor allem für Verschlüsselungstechniken, komplexe Simulationen sowie die Suche in großen Datenbanken.

[mit Material von Florian Kalenda, ZDNet.de]

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