Das US- Unternehmen Atom Computing entwickelt den ersten Quantencomputer mit 1.180 Qubits, was die Genauigkeit der Maschine verbessern kann.
Der größte Quantencomputer von Atom Computing. Foto: Atom Computing
Der weltweit erste Quantencomputer verfügt über mehr als doppelt so viele Quantenbits (Qubits) wie der bisherige Weltrekordhalter , IBMs Osprey-Computer (433 Qubits). Mehr Qubits bedeuten zwar nicht unbedingt eine bessere Leistung, doch eine große Anzahl von Qubits ist für zukünftige fehlerfreie Quantencomputer unerlässlich – im Gegensatz zu den heutigen, lauten Forschungsmaschinen. Die größten Quantencomputer, wie die von IBM und Google, verwenden supraleitende Schaltkreise, die auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden. Die Rekordmaschine des kalifornischen Startups Atom Computing hingegen verfügt über 1.180 Qubits und verwendet neutrale Atome, die von Lasern in einem zweidimensionalen Gitter an ihrem Platz gehalten werden, berichtete New Scientist am 24. Oktober.
Ein Vorteil dieses Designs besteht laut Rob Hays, CEO von Atom Computing, darin, dass sich das System leicht skalieren und dem Netzwerk weitere Qubits hinzufügen lässt. Jeder nützliche zukünftige Quantencomputer, der fehlerfrei ist (eine Eigenschaft, die als Fehlertoleranz bezeichnet wird), benötigt mindestens Zehntausende von fehlerkorrigierenden Qubits, die parallel zu den Programmier-Qubits arbeiten.
„Wenn wir nur auf Dutzende von Qubits hochskalieren, wie es die meisten supraleitenden und ionengefangenen Systeme heute tun, wird es sehr lange dauern, bis wir das Zeitalter fehlertoleranter Maschinen erreichen. Mit dem neutralen Atom-Ansatz können wir dieses Ziel viel schneller erreichen“, erklärt Hays. Das Atom Computing-Team wolle die Anzahl der Qubits in der Maschine alle zwei Jahre um etwa den Faktor 10 erhöhen, sagt er.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Computerbits, die entweder 1 oder 0 sind, sind Qubits vielfältiger und weisen je nach ihrer Herstellung eine Reihe unterschiedlicher Eigenschaften auf. Neutrale Atome eignen sich besser für die Quantenverschränkung, einen seltsamen Quanteneffekt, bei dem zwei Qubits miteinander verbunden sind und sich selbst über große Entfernungen hinweg gegenseitig beeinflussen können. Sie sind außerdem stabiler. Das Qubit im Computer von Atom Computing verhindert den Kollaps des Quantenzustands für fast eine Minute und erreicht so Fehlertoleranz. Zum Vergleich: IBMs Osprey-Computer hat eine Qubit-Bindungszeit von nur 70 bis 80 Mikrosekunden.
Die lange Kohärenzzeit ist auf das Ytterbiumatom zurückzuführen, das Hays und seine Kollegen als Qubit verwendeten. Die meisten Maschinen mit neutralen Atomen nutzen die Elektronen des Atoms als Quantenelemente für Berechnungen, werden aber leicht durch die starken Laser gestört, mit denen sie fixiert werden. Mit Ytterbium konnten die Forscher eine Quanteneigenschaft des Atomkerns, den sogenannten Spin (den Eigendrehimpuls des Teilchens), ausnutzen, der weniger störanfällig ist. Der Kern interagiert nicht so stark mit seiner Umgebung wie das Elektron, erklärt Ben Bloom, Forscher bei Atom Computing.
Da Qubits so viele unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, ist es schwierig, sie zwischen verschiedenen Maschinen zu vergleichen. Bloom sagte jedoch, dass die Maschine von Atom Computing in ihrer Rechenleistung mit der von IBM vergleichbar sei. Das Team hofft, den Computer im nächsten Jahr für Cloud-Computing-Anwendungen verfügbar machen zu können.
An Khang (laut New Scientist )
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