Quantencomputer prüft sich selbst: fast 5.000 Kontrollen auf einer Kette aus 100 Qubits
Forschende von Rutgers und IBM haben einen Quantenprozessor fast 5.000-mal messen und zurücksetzen lassen – ein Schritt zu Rechnern, die ihre eigenen Fehler korrigieren.
Symbolbild · Foto: IBM Research / Wikimedia Commons, CC BY 2.0 (zugeschnitten und skaliert)
Damit Quantencomputer verlässlich rechnen, müssen sie ihre Fehler laufend erkennen und beheben. Ein Team der Rutgers University und von IBM hat nun gezeigt, dass heutige Hardware solche Kontrollen in großem Umfang schafft. Auf einem IBM-Prozessor vom Typ Heron mit 156 Qubits nutzten die Forschenden eine verbundene Kette aus bis zu 100 Qubits und führten fast 5.000 Zwei-Qubit-Operationen sowie fast 5.000 Prüfungen und Rücksetzungen aus. Die Studie erschien im Fachjournal Nature Physics.
Dabei zeigte sich ein abrupter Wechsel: Bei etwa gleich vielen Durchmischungs- und Rücksetzschritten kippte das System von chaotischem in kontrollierbares Verhalten, die Forschenden sprechen von einem Phasenübergang. Überwog die Durchmischung, blieb es chaotisch. Getestet wurde die Theorie an bis zu 100 Qubits – herkömmliche Computer können nur etwa zwei Dutzend simulieren.
Man müsse solche Prüfungen und Korrekturen „nicht nur ein- oder zweimal, sondern unzählige Male während einer Rechnung“ vornehmen, sagt Seniorautor Jedediah Pixley, Physikprofessor an der Rutgers University. Seniorautorin Maika Takita, leitende Wissenschaftlerin bei IBM, betont, heutige Hardware könne Operationen, Messungen und Rücksetzungen tausendfach über ein großes System hinweg koordinieren.