Forscher melden Durchbrüche bei Quantencomputing

Forschergruppen in Australien und Kanada haben unabhängig voneinander Durchbrüche bei der Entwicklung eines Quantencomputers gemeldet. Die Australier konnten aufgrund von Vorarbeiten von Kollegen aus Tokio 10.000 Quantensysteme in einer Komponente zusammenführen – ein neuer Rekord. Das kanadische Team hingegen erzeugte ein Quantenbit (Qubit), das sich bei normaler Raumtemperatur 39 Minuten lang stabil verhielt.

Siliziumchip mit drei supraleitenden Qubits (Bild: IBM Research)

Die am Bau des bisher größten Quantenschaltkreises beteiligten Universitäten waren die University of Sydney, die Australian National University in Canberra und die Universität Tokio. Der Rekord, den sie auf 10.000 Schaltkreise erhöhten, hatte bisher 14 Schaltkreise betragen.

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.

Ein Qubit aus Phosphoratomen in einem Siliziumkristall, das sich bei Raumtemperatur 39 Minuten lang stabil verhielt, schufen dagegen Physiker von der Simon Fraser University aus Vancouver, wie die BBC berichtet. Ihre Qubits überlebten auch Abkühlung und erneute Wärmezufuhr. Zum Auslesen mussten die Datenspeicher aber immer noch auf 10 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 liege wahrscheinlich noch in weiter Ferne. Ihr Projekt stellen sie in der Zeitschrift Science dar.

Das Konzept eines Quantencomputers basiert auf den besonderen Gesetzen der Quantenmechanik. Das Besondere an Quantenbits, kurz Qubits: Anders als normale Bits können sie Null und Eins zugleich enthalten. Das könnte millionenfache parallele Berechnungen erlauben und dem Quantencomputer einen kaum vorstellbaren Leistungsvorsprung gegenüber herkömmlicher Computertechnik verschaffen. Vorteile entstünden vor allem für Verschlüsselungstechniken, komplexe Simulationen sowie die Suche in großen Datenbanken.

[mit Material von Chris Duckett, ZDNet.com]

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