Google-Wissenschaftler sagten am Mittwoch, dass sie einen wichtigen Meilenstein in ihrem Streben nach der Entwicklung eines effektiven Quantencomputers erreicht haben. Eine neue Studie zeigt, dass sie die Fehlerrate reduziert haben – lange ein Hindernis für die viel gepriesene Technologie.
Quantencomputing wurde als revolutionärer Fortschritt angepriesen, der unser wachsendes wissenschaftliches Verständnis der subatomaren Welt nutzt, um eine Maschine zu schaffen, deren Leistung weit über die der heutigen konventionellen Computer hinausgeht.
Die Technologie bleibt jedoch weitgehend theoretisch, und viele heikle Probleme stehen noch im Weg – einschließlich hartnäckig hoher Fehlerraten.
In neuer Forschung veröffentlicht im Tagebuch Naturbeschrieb das Google Quantum AI Lab ein System, das die Fehlerrate deutlich senken kann.
Das könnte dem US-Technologiegiganten einen Vorsprung gegenüber Konkurrenten wie IBM verschaffen, die ebenfalls an supraleitenden Quantenprozessoren arbeiten.
Während traditionelle Computer Informationen in Bits verarbeiten, die durch 0 oder 1 dargestellt werden können, verwenden Quantencomputer Qubits, die gleichzeitig eine Kombination aus beidem sein können.
Diese Eigenschaft, die als Superposition bekannt ist, bedeutet, dass ein Quantencomputer eine enorme Anzahl potenzieller Ergebnisse gleichzeitig verarbeiten kann.
Die Computer machen sich einige der verblüffendsten Aspekte der Quantenmechanik zunutze, darunter ein Phänomen, das als „Verschränkung“ bekannt ist – bei dem zwei Mitglieder eines Bitpaares in einem einzigen Zustand existieren können, auch wenn sie weit voneinander entfernt sind.
‚Magie‘
Aber ein Problem namens Dekohärenz kann dazu führen, dass die Qubits ihre Informationen verlieren, wenn sie ihren Quantenzustand verlassen und mit der Außenwelt in Kontakt kommen.
Diese Fragilität führt zu hohen Fehlerraten, die mit der Anzahl der Qubits auch zunehmen, was Wissenschaftler frustriert, die ihre Experimente hochfahren wollen.
Das Team von Google sagte jedoch, es habe zum ersten Mal in der Praxis gezeigt, dass ein System, das fehlerkorrigierenden Code verwendet, Fehler erkennen und beheben kann, ohne die Informationen zu beeinträchtigen.
Das System wurde erstmals in den 1990er Jahren theoretisiert, aber frühere Versuche hatten nur mehr Fehler aufgeworfen, nicht weniger, sagte Hartmut Neven von Google, ein Co-Autor der Studie.
„Aber wenn alle Komponenten Ihres Systems ausreichend niedrige Fehlerraten haben, dann setzt die Magie der Quantenfehlerkorrektur ein“, sagte Neven auf einer Pressekonferenz.
Julian Kelly, ein weiterer Co-Autor der Studie, begrüßte die Entwicklung als „einen wichtigen wissenschaftlichen Meilenstein“ und sagte, dass „die Quantenfehlerkorrektur die wichtigste Einzeltechnologie für die Zukunft des Quantencomputings ist“.
Neven sagte, das Ergebnis sei immer noch „nicht gut genug, wir müssen eine absolut niedrige Fehlerquote erreichen“.
Er fügte hinzu, dass „noch weitere Schritte zu tun sind“, um den Traum eines brauchbaren Quantencomputers zu verwirklichen.
Google behauptete im Jahr 2019, es habe einen Meilenstein erreicht, der als „Quantenüberlegenheit“ bekannt ist, als der Technologieriese sagte, seine Sycamore-Maschine habe eine Berechnung in 200 Sekunden ausgeführt, für deren Abschluss ein herkömmlicher Supercomputer 10.000 Jahre gebraucht hätte.
Die Leistung ist jedoch seitdem umstritten, wobei chinesische Forscher letztes Jahr sagten, dass ein Supercomputer die Zeit von Sycamore hätte schlagen können.
Mehr Informationen:
Unterdrückung von Quantenfehlern durch Skalierung eines logischen Oberflächencode-Qubits, Natur (2023). DOI: 10.1038/s41586-022-05434-1
Auf dem Weg zu fehlerrobusten Quantencomputern, Natur (2023). DOI: 10.1038/d41586-022-04532-4
© 2023