Forscher reduzieren Fehler in Quantencomputern durch Mikrowellen

Quantencomputer sind in der Theorie zwar extrem leistungsfähig, doch lässt sich das Potenzial in der Praxis unter anderem auch durch hohe Fehlerquoten noch nicht gut ausnutzen. Hier haben Forscher nun aber einen Schritt voran geschafft. Die fraglichen Systeme gibt es heute vor allem auf zwei verschiedenen Grundlagen: Supraleitenden Schaltkreisen und gefangenen Ionen. Bei der zweiten Variante gibt es ohnehin schon eine geringere Fehlerquote. Diese konnte von Wissenschaftlern der Leibniz Universität Hannover nun aber noch einmal deutlich reduziert werden, so dass noch schneller verlässliche Rechenergebnisse geliefert werden.

Bei dem Verfahren werden Ionen mit Hilfe elektrischer Felder oberhalb einer Chip-Struktur in einem Vakuum festgehalten. Die Rechenoperationen auf den Qubits werden durchgeführt, indem Mikrowellensignale durch spezielle, in die Chip-Struktur eingelassene Leiterschleifen geschickt werden. Normalerweise kommen hierbei extrem genau kontrollierte Laserstrahlen zum Einsatz. Die Mikrowellentechnologie ist aber schon seit langer Zeit sehr weit entwickelt und lässt sich sehr viel einfacher und effizienter einsetzen.

Experiment funktioniert

Mit künstlich eingebrachten Störquellen wurde die Qualität der Arbeit überprüft. "Für unser Experiment hat das einen riesigen Unterschied gemacht", erklärte Giorgio Zarantonello, einer der Mitglieder des Forschungsteams. "Früher mussten wir für gute Rechenoperationen lange probieren und optimieren, bis wir einen Moment erwischten, in dem die Störquellen sehr klein waren. Jetzt können wir unser Experiment einfach einschalten, und es funktioniert."

Nachdem die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun zeigen konnten, dass elementare Rechenoperationen mit niedrigen Fehlerraten realisiert werden können, wollen sie dies auch für komplexere Aufgaben erreichen. Ihr Ziel ist, deutlich weniger als einen Fehler alle zehntausend Operationen zu erreichen. Erst dann ist es sinnvoll, die Anwendung auf viele Qubits zu erweitern.