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Qubits wandern von Chip zu Chip

Damit Quantencomputer komplex rechnen können, ist es entscheidend, Qubits universell miteinander zu verbinden. Forscher an der University of Sussex haben eine Technik entwickelt, die aktive Qubits zwischen zwei Mikrochips verschiebt.

Im Labor ist der Austausch von Ionen-Qubits über den Spalt zwischen zwei Mikrochips mit hohen Austauschraten und extrem hoher Erfolgsquote gelungen.

Bild: Winfried Hensinger / University of Sussex

Es gibt noch einige Herausforderungen auf dem Weg zum universellen Quantencomputer. Eine lautet Skalierbarkeit. Ein Forscherteam um die Quantenphysikerin Mariam Akhtar arbeitet daran, Ionen-Qubits auf Mikrochips zu verschieben, damit sie in beliebiger Kombination miteinander interagieren können. Dazu müssen die Qubits innerhalb ihrer Kohärenzzeit wandern, also in der Zeitspanne, in der sie ihre Superposition und Verschränkungen aufrechterhalten. Jetzt ist es den Forschern gelungen, Qubits sogar über einen Spalt von 684 Mikrometern zwischen zwei Mikrochips zu verschieben, ohne die Quantenzustände der Ionen dabei zu verlieren. Ihre Erfolgsquote berechneten sie mit 99,9994 Prozent, die Übertragungsrate betrug 2424 Ionen-Qubits pro Sekunde. Damit gelang ihnen der Nachweis, dass sich Quantenchips in Ionenfallentechnik zusammenschalten lassen, um daraus größere Rechenwerke zu bilden.

Quantencomputer mit Ionenfallentechnik halten ihre Ionen-Qubits mit elektromagnetischen Feldern auf Mikrochips fest und manipulieren sie mit Lasern. Elektrische Felder bewegen die einzelnen Ionen und können so Qubits zusammenführen. Per Laser lassen sich dann Rechenoperationen auf ihnen ausführen. Die freie Kombination beliebiger Qubits ist einer der Vorteile der Ionenfallentechnik gegenüber der Technik supraleitender Schleifen von IBM und Google mit ortsgebundenen Qubits. (agr@ct.de)