Quantum Computing Durchbruch: Harvard-Wissenschaftler entwickeln weltweit ersten logischen Qubit-Schaltkreis
Ein Team von Wissenschaftlern der Harvard, MIT, QuEra Computing, Caltech und Princeton, das an einem von der DARPA finanzierten Projekt arbeitet, hat einen bedeutenden Durchbruch in der Quantencomputertechnologie erzielt. Sie haben erfolgreich den weltweit ersten Quantenschaltkreis mit logischen Qubits erstellt, ein wichtiger Schritt hin zu fehlertoleranten Quantencomputern und dem Design von Quantencomputer-Prozessoren.
Das ONISQ-Programm und seine Ziele
Das ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) Programm, das 2020 ins Leben gerufen wurde und von der DARPA finanziert wird, zielt darauf ab, die Fähigkeiten klassischer Supercomputer bei der Lösung kombinatorischer Optimierungsprobleme relevant für Verteidigungs- und Wirtschaftssektoren zu übertreffen.
Dieses Programm konzentriert sich darauf, Wege zur Nutzung vonquanteninformationsverarbeitung mit mittelgroßen Quantengeräten in Kombination mit klassischen Systemen zu entwickeln. Ziel ist es, die anspruchsvollen Probleme kombinatorischer Optimierung zu lösen.
Die DARPA glaubt, dass dieser hybride Ansatz effektiv sein wird, um Quanteninformationsverarbeitung zu erreichen, noch bevor vollständig fehlertolerante Quantencomputer realisiert werden.
Gemeinsame Bemühungen und Durchbruch
Die DARPA führte den jüngsten Durchbruch auf die gemeinsamen Anstrengungen von Forschern der Harvard, MIT, QuEra Computing, Caltech und Princeton zurück. Dr. Mikhail Lukin, Mitdirektor der Harvard Quantum Initiative und Professor für Physik, leitete das Forschungsteam.
Das Team konzentrierte sich auf Rydberg-Qubits, eine Art von physikalischen Qubits, und entwickelte erfolgreich Techniken zur Erstellung von fehlerkorrigierenden logischen Qubits aus diesen Rydberg-Qubits. Logische Qubits sind entscheidend für die Erreichung fehlertoleranter Quantencomputertechnologie, da sie ihre Quantenzustände trotz Fehler aufrechterhalten können und somit zuverlässig für die Lösung komplexer Probleme sind.
Das Harvard-Team baute Quantenschaltkreise, die etwa 48 Rydberg-Logikqubits umfassen, was bisher die größte Anordnung von logischen Qubits ist. Rydberg-Qubits bieten aufgrund ihrer homogenen Natur Vorteile in Bezug auf schnelles Skalieren und einfache Manipulation auf einem Quantenschaltkreis.
Implikationen und zukünftige Möglichkeiten
Die Entdeckung, logische Qubits aus Rydberg-Qubits zu erstellen, stellt den traditionellen Glauben in Frage, dass Millionen von physikalischen Qubits für fehlertolerante Quantencomputertechnologie erforderlich sind. Mit dynamisch rekonfigurierbaren Quantenschaltkreisen könnte die Anzahl der für bestimmte Probleme benötigten logischen Qubits geringer sein als bisher angenommen.
Das Potenzial von Rydberg-Qubits in der Quantencomputertechnologie ist bahnbrechend. Ihre Homogenität und die Möglichkeit, sie mithilfe von Laser-Pinzetten dynamisch umzukonfigurieren und über den Quantenschaltkreis zu transportieren, eröffnen neue Paradigmen bei der Gestaltung skalierbarer Quantencomputerprozessoren.
Experten glauben, dass die Entwicklung der Quantencomputertechnologie verschiedene Bereiche, von der Kryptographie bis zur Materialwissenschaft, revolutionieren und Branchen, Volkswirtschaften und den Alltag neu gestalten wird. Dieser jüngste Durchbruch ist ein bedeutender Schritt, um Quantencomputertechnologie zur Realität werden zu lassen.
