Forscher des California Institute of Technology theoretisieren, dass ein funktionsfähiger Quantencomputer weitaus weniger Qubits benötigen könnte als bisher angenommen, was den Einsatz des ersten Quantencomputers noch vor Ende des Jahrzehnts realisierbar macht.
Caltech-Forscher, die mit dem Caltech-verbundenen Start-up Oratomic zusammenarbeiten, sagten, dass durch die Reduzierung der Fehler, die „die heutigen rudimentären Quantencomputer durchdringen“, ein funktionsfähiger Quantencomputer mit nur 10.000 bis 20.000 Qubits gebaut werden könnte.
Bisher wurde angenommen, dass Millionen von Qubits für eine ordnungsgemäße Funktion eines Quantencomputers erforderlich seien, so Caltech. Ein Qubit ist die Basiseinheit eines Quantencomputers und das Äquivalent eines Bits in einem klassischen Computer zur binären Informationskodierung.
„Der Bedarf an weniger Qubits bedeutet, dass Quantencomputer theoretisch bis Ende des Jahrzehnts einsatzbereit sein könnten“, so Caltech.
Die theoretische Innovation ist eine vorgeschlagene Fehlerkorrekturarchitektur, die „Systeme mit neutralen Atomen“ nutzt, in denen Atome mithilfe von Lasern, den sogenannten „optischen Pinzetten“, physikalisch über große Entfernungen bewegt und verbunden werden können.
„Wir entwickeln neue Architekturen für Quantenprozessoren mit neutralen Atomen, die die Ressourcenschätzungen für fehlertolerantes Quantencomputing dramatisch reduzieren“, sagte der theoretische Physiker John Preskill vom Caltech am Dienstag und fügte hinzu:
„Dieser Fortschritt stimmt mich optimistisch, dass ein breit nutzbares Quantencomputing bald Realität sein wird.“
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Manuel Endres, Physikprofessor am Caltech, der kürzlich das größte jemals zusammengestellte Qubit-Array entwickelte, sagte:
„Im Gegensatz zu anderen Quantencomputing-Plattformen können Qubits aus neutralen Atomen direkt über große Entfernungen verbunden werden. Optische Pinzetten können ein Atom an das andere Ende des Arrays transportieren und es direkt mit einem anderen Atom verschränken.“
Die neue Technologie ermöglicht es, jedes logische Qubit mit nur fünf physischen Qubits zu kodieren, anstatt der etwa tausend, die bei herkömmlichen Methoden erforderlich sind, so Caltech.
„Es ist tatsächlich sehr überraschend, wie gut das funktioniert. Wir nennen es ultraeffiziente Fehlerkorrektur“, sagte Endres.
Oratomic erklärte, es werde eng mit der Advanced Quantum Computing Mission des Caltech zusammenarbeiten, mit fortlaufender Forschung im Bereich der Quanteninformationsverarbeitung und dem Ziel, den weltweit ersten fehlertoleranten Quantencomputer im Versorgungsmaßstab zu bauen.
Die Forschungsergebnisse kommen nur einen Tag, nachdem Google ein Paper veröffentlichte, in dem behauptet wird, dass Quantencomputer die Kryptographie von Bitcoin in neun Minuten potenziell knacken könnten, wobei deutlich weniger Rechenleistung benötigt wird als ursprünglich angenommen.
Indes forderte Google in seinem Paper diese Woche Krypto-Entwickler auf, Blockchains auf Post-Quanten-Kryptographie (PQC) umzustellen, anstatt auf das Eintreten realer Bedrohungen zu warten.
Letzte Woche setzte der Internetriese einen Zeitplan bis 2029 für seine PQC-Migration fest und warnte, dass „Quantengrenzen“ näher sein könnten, als sie scheinen.
Magazin: Niemand weiß, ob quantensichere Kryptographie überhaupt funktionieren wird