Quantengatter in 6,8 Nanosekunden: Jülicher Team stellt Geschwindigkeitsrekord auf
Jülicher Forscher führen Rechenschritte auf supraleitenden Qubits in 6,8 Nanosekunden aus – mit einer Genauigkeit von mehr als 99,98 Prozent.
Archivbild · Foto: Pimvantend / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 (zugeschnitten und skaliert)
Quantencomputer müssen ihre Rechenschritte schnell ausführen, bevor Störungen die empfindlichen Quantenzustände zerstören. Ein Team des Forschungszentrums Jülich hat auf supraleitenden Qubits nun Ein-Qubit-Gatter mit einer Dauer von nur 6,8 Nanosekunden gezeigt; üblich sind bei solchen Systemen einige Dutzend Nanosekunden. In dieser Zeit legt Licht etwa zwei Meter zurück. Die Arbeit ist in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen; das Forschungszentrum stellte sie am 23. Oktober vor.
Schnelle Pulse haben einen Haken: Sie können das Qubit über sogenannte Mehrphotonen-Übergänge in höhere Energiezustände versetzen, die für die Rechnung nicht vorgesehen sind. Das Team entwickelte ein Verfahren, das solche Übergänge gezielt unterdrückt. Ihre Wahrscheinlichkeit sank im Vergleich zum bisherigen Standardverfahren um mehr als das Zwanzigfache. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Qubit bei einer Operation ungewollt den Rechenbereich verlässt, liegt unter 0,002 Prozent. Für zwei grundlegende Operationen wurden Genauigkeiten von 99,981 und 99,989 Prozent gemessen.
Beteiligt waren die Experimentalgruppe um Rami Barends und die Theoriegruppe um Felix Motzoi am Peter Grünberg Institut des Forschungszentrums. Die Ergebnisse entstanden im Verbundprojekt QSolid, das an einem Quantencomputer aus Deutschland arbeitet.