Google-Forschern gelingt Durchbruch bei Quantencomputern

5. März 2015, 09:51
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Erstmals Fehlerkorrektur möglich - Wichtiger Meileinstein auf Weg zur realen Nutzbarkeit

In der Theorie sind Quantencomputer nichts Neues: Schon seit den Neunziger Jahren des letzten Jahrhunderts beschäftigt die Idee quantenmechanische Zustände für Berechnungen zu nutzen, die Forscher. Stellen sich hier doch zahlreiche physische Beschränkungen aktueller Prozessoren nicht, Quantencomputer sollten also um ein vielfaches schneller sein - so zumindest die Theorie.

Instabil

Doch von der Theorie zur Praxis ist ein weiter Weg, und das zeigt sich hier besonders deutlich. Zwar gibt es mittlerweile erste Prototypen, deren Performance liegt aber kaum über der eines klassischen Desktop-PCs. Das liegt nicht zuletzt daran, dass Quantencomputer - beziehungsweise die als Recheneinheit verwendeten Qubits - extrem instabil sind.

Korrektur

Genau bei diesem Problem sollen die Forscher von Google und der University of California in Santa Barbara nun einen wichtigen Durchbruch erzielt haben. So sei es erstmals gelungen, ein Fehlerkorrektursystem zu etablieren, das ein Quantengatter aus neun Qubits stabilisiert, heißt es in einem in der Fachzeitschrift Nature publizierten Artikel.

Beobachtung

Dies wurde über Extra-Schaltkreise ermöglicht, die den Zustand der Qubits beobachten. Die größte Herausforderung dabei ist, die ursprüngliche Berechnung nicht zu beeinflussen. In der jetzigen Lösung werden fünf Daten-Qubits vier Mess-Qubits zur Seite gestellt, die "gerade genug Information" erhalten, um den Zustand bestimmen zu können, aber keinen Einfluss zu nehmen. Die Forscher gehen davon aus, dass sich diese Form der Korrektur auch auf wesentlich größere Strukturen anwenden lässt.

Einschränkung

Doch auch dieser Entdeckung ist noch ein großes "aber" nachgestellt. Funktioniert die Fehlerkorrektur doch bisher nur mit den einfachen Qubit-Zuständen, und nicht jenen komplexeren, die erst die ganze Rechenkraft eines Quantencomputers erlauben.

Hürden

Auch sonst gibt es bis zur Produktion echter Quantencomputer noch einige Hürden zu nehmen, wie Google-Forscher Julian Kelly betont. Nicht zuletzt bleibe die Frage der Materialien. Bisher setze man auf klassische Halbleiter, für einige weitere Schritte werde man aber neue Ansätze finden müssen. (red, derStandard.at, 5.3.2015)

  • Der Quantencomputer-Aufbau, den die Forscher für ihre Tests benutzt haben.
    foto: google

    Der Quantencomputer-Aufbau, den die Forscher für ihre Tests benutzt haben.

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