Quanteninformatik 11.07.2024, 12:45 Uhr

Forschende aus Oxford entwickeln rekordverdächtigen Quantenchip

Oxford Ionics hat den leistungsstärksten Quantenchip der Welt vorgestellt, der in einer Standard-Halbleiterproduktionsanlage in großem Maßstab hergestellt werden kann.

Quantenchip

Forschende von Oxford Ionics haben einen Quantenchip entwickelt, der doppelt so viel Leistung wie bisherige Chips bietet.

Foto: Oxford Ionics

Oxford Ionics, eine Ausgründung der Universität Oxford, hat einen rekordverdächtigen Quantenchip vorgestellt. Laut Pressemitteilung hat der Chip die doppelte Leistung als der bisherige Weltrekord im Bereich Quanteninformatik. Der Rekord sei besonders beeindruckend, da während des Prozesses keine Fehlerkorrektur eingesetzt wurde. Zudem lässt sich der Chip in bestehenden Halbleiterfabriken herstellen, was seine Produktion erheblich erleichtert. Oxford Ionics prognostiziert, dass in den nächsten drei Jahren ein funktionsfähiger Quantencomputer der Welt zur Verfügung stehen könnte.

Revolution der Informatik

Die Quanteninformatik stellt die nächste große Revolution in der Informatik dar. Quantencomputer haben das Potenzial, Berechnungen in Minuten durchzuführen, für die herkömmliche Supercomputer Jahre benötigen würden. Diese Technologie wird von Forschungsinstituten und Privatunternehmen weltweit vorangetrieben, die in einem Wettlauf um den ersten praxistauglichen Quantencomputer stehen.

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Der zentrale Bestandteil eines Quantencomputers ist das Quantenbit, oder Qubit. Bisher können Qubits jedoch nur unter sehr spezialisierten Bedingungen verwendet werden. Die Forscher müssen daher einfachere Methoden finden, um Qubits zu verarbeiten und die Technologie damit für den Mainstream zugänglich zu machen.

Elektronische Methode statt Laser

Oxford Ionics, 2019 von führenden Wissenschaftlern aus Oxford gegründet, verfolgt einen andern Ansatz im Quantencomputing, bei dem Ionen eingefangen werden. Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass die Ionen bei präzisen Messungen helfen und länger in Überlagerung bleiben können. Normalerweise werden zur Steuerung dieser eingefangenen Ionen Laser verwendet. Oxford Ionics hat jedoch eine elektronische Methode entwickelt, um dasselbe Ergebnis zu erzielen und nennt diese Technologie elektronische Qubit-Steuerung.

Das Unternehmen hat alle notwendigen Komponenten zur Steuerung der eingefangenen Ionen auf einem Siliziumchip integriert. Dieser Chip kann in jeder bestehenden Halbleiterproduktionsanlage hergestellt werden, was die Skalierung von Quantencomputern erleichtert. In der Pressemitteilung bestätigte Oxford Ionics, dass es Branchenrekorde bei der Zwei-Qubit- und Ein-Qubit-Gate-Leistung erzielt hat.

Qubit-Chip mit „Raketenschiff“-Ansatz

Chris Ballance, Mitbegründer und CEO von Oxford Ionics, erklärte: „Die größten Unternehmen der Branche haben unterschiedliche Wege beschritten, um das Quantencomputing Realität werden zu lassen. Wir haben von Anfang an einen ‚Raketenschiff‘-Ansatz verfolgt und uns darauf konzentriert, eine robuste Technologie zu entwickeln, indem wir zuerst die wirklich schwierigen Herausforderungen gelöst haben“.

Ballance weiter: „Dies bedeutete, dass wir neuartige physikalische Verfahren und intelligentes Engineering einsetzten, um skalierbare, hochleistungsfähige Qubit-Chips zu entwickeln, die keine Fehlerkorrektur benötigen, um zu nützlichen Anwendungen zu gelangen, und die auf einem klassischen Halbleiterchip gesteuert werden können.“

Chip mit 256 Qubits möglich

Eine der größten Herausforderungen bei der Einführung von Quantencomputern ist die Anfälligkeit für Fehler aufgrund der hohen Rechenleistung. Um diese Fehler zu minimieren, verwenden Forscher normalerweise eine große Anzahl von Qubits zur Schaffung logischer Qubits, die kohärentere Antworten geben. Oxford Ionics hingegen hat Hochleistungs-Qubits entwickelt, die keine Fehlerkorrektur benötigen, was kommerzielle Anwendungen kostengünstiger macht.

Das Unternehmen ist zuversichtlich, dass es dank der Skalierbarkeit seines elektronischen Qubit-Steuerungssystems in den nächsten Jahren einen Chip mit 256 Qubits bauen kann. Tom Harty, CTO bei Oxford Ionics, betonte: „Wenn man einen Quantencomputer baut, ist die Leistung genauso wichtig wie die Größe – die Erhöhung der Anzahl der Qubits bedeutet nichts, wenn sie keine genauen Ergebnisse liefern“.

Harty weiter:„Wir haben nun bewiesen, dass unser Ansatz die bisher höchste Leistung im Quantencomputing erbracht hat und nun das Niveau erreicht hat, das erforderlich ist, um die kommerziellen Auswirkungen des Quantencomputings zu erschließen. Dies ist ein unglaublich aufregender Moment für unser Team und für die positiven Auswirkungen, die das Quantencomputing auf die Gesellschaft im Allgemeinen haben wird.“

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

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