Quantenchip Willow: Google senkt Fehler bei „magischen Zuständen“ um das 40-Fache

Google Quantum AI hat nach eigenen Angaben einen wichtigen Engpass beim Bau nützlicher Quantencomputer angegangen. Auf dem supraleitenden Prozessor Willow mit 105 Qubits erprobten die Forschenden die sogenannte Kultivierung magischer Zustände. Solche Zustände braucht ein Quantencomputer, um beliebige Rechnungen ausführen zu können; jeder davon lässt sich aber nur einmal verwenden. Laut Google sanken die Fehler bei ihrer Herstellung um etwa das 40-Fache gegenüber Zuständen ohne Kultivierung. Die erreichte logische Güte der sogenannten T-Zustände gibt das Team mit 99,99 Prozent an, ein Rekordwert. Die Arbeit erschien in der Fachzeitschrift „Science“.

Das Verfahren hatten die Google-Forscher Craig Gidney, Noah Shutty und Cody Jones 2024 theoretisch entwickelt. Nach manchen Schätzungen könnten bis zu 95 Prozent der Kapazität eines künftigen Quantencomputers allein für die Herstellung magischer Zustände nötig sein – das macht den Ansatz wirtschaftlich interessant. Im Experiment übertrug das Team die Zustände zudem von einem kleineren Fehlerkorrektur-Code auf einen größeren, wofür 54 Qubits genutzt wurden. Für die Feinabstimmung des Chips setzte es auf maschinelles Lernen. Erste Messungen waren laut Google wegen Gerätedrift und Temperaturschwankungen irreführend, weshalb das Team eine neue Messmethode entwickelte.

Google betont selbst die Grenzen: Die 40-fache Verbesserung gilt nur für die Herstellung dieser Zustände, nicht für den gesamten Prozessor. Beim Speichern der Zustände lag die Fehlerrate etwa siebenmal höher als in Simulationen vorhergesagt, vermutlich wegen sogenannter Leckverluste. Für praktische Anwendungen seien größere Demonstrationen nötig. Fachleute aus der Kryptobranche sehen laut The Block keine unmittelbare Gefahr für heutige Verschlüsselung, werten das Ergebnis aber als Bestätigung bisheriger Ressourcenschätzungen.