Ein Falschfarben-REM des Geräts; Lila und grüne Markierungen für Aluminiumtore. (Das Königreich) Während Quantencomputer Sind schon da Im Moment handelt es sich um sehr begrenzte Prototypen.
Es wird eine Weile dauern, bis sie auch nur annähernd ihr maximales Potenzial ausschöpfen, und wir können sie auf die gleiche Weise nutzen wie normale (klassische) Computer. Dieser Moment rückt nun jedoch etwas näher, da Wissenschaftler herausgefunden haben, dass drei davon miteinander verwickelt sind Qubits arbeiten gemeinsam auf einem einzigen Stück Silizium.
Dies ist das erste Mal überhaupt, und das Siliziummaterial ist wichtig: Darauf basiert die Elektronik in heutigen Computern, es ist also ein weiterer Fortschritt in diesem Bereich Schließung der Lücke zwischen der Quanten- und der klassischen Computerwelt.
Qubits sind das Quantenäquivalent der Standardbits in einem herkömmlichen Computer: Sie können mehrere Zustände gleichzeitig darstellen, nicht nur eine 1 oder eine 0, was – theoretisch – eine exponentielle Steigerung der Rechenleistung bedeutet.
Die wahre Magie entsteht, wenn diese Qubits verschränkt oder eng miteinander verbunden sind.
Neben der Steigerung der Rechenleistung führt die Hinzufügung weiterer Qubits auch zu einer besseren Fehlerkorrektur – ein wesentlicher Faktor, um Quantencomputer stabil genug zu halten, um sie außerhalb von Forschungslabors einsetzen zu können.
„Der Zwei-Qubit-Betrieb ist gut genug, um grundlegende logische Berechnungen durchzuführen“, sagt der Quantenphysiker Seigo Tarucha , vom Forschungsinstitut Riken in Japan.
„Aber ein Drei-Qubit-System ist die Mindesteinheit für die Skalierung und Implementierung einer Fehlerkorrektur.“
Durch die Verwendung von Siliziumpunkten als Basis ihrer Qubits könne ihnen ein hohes Maß an Stabilität und Kontrolle verliehen werden, sagen die Forscher. Silizium macht es auch praktischer, diese Systeme zu skalieren, was das Team in Zukunft gerne tun möchte.
Dabei wurden zunächst zwei Qubits in einem sogenannten Zwei-Qubit-Gate verschränkt – einem Standardbaustein von Quantencomputern. Dieses Tor wurde dann mit einem dritten Qubit mit einer beeindruckend hohen Genauigkeit von 88 Prozent (ein Maß für die Zuverlässigkeit des Systems) kombiniert.
Jeder der Quantensiliziumpunkte enthält ein einzelnes Elektron, dessen Spin-Up- und Spin-Down-Zustände für die Kodierung sorgen. Der Aufbau umfasste außerdem einen integrierten Magneten, der es ermöglichte, jedes Qubit separat über ein Magnetfeld zu steuern.
Für sich genommen wird dies nicht plötzlich ein Problem darstellen so viel wie ein Computer auf unseren Schreibtischen – das Setup erforderte zum Beispiel immer noch extrem kalte Temperaturen zum Betrieb – aber zusammen mit dem andere Fortschritte Wir sehen, es ist zweifellos ein solider Schritt nach vorne.
Darüber hinaus glauben die Forscher, dass Quantensiliziumpunkte, die immer mehr Qubits im selben Schaltkreis miteinander verbinden, noch viel mehr bringen können. Vollwertige Quantencomputer könnten näher sein, als wir denken.
„Wir planen, die primitive Fehlerkorrektur mithilfe des Drei-Qubit-Geräts zu demonstrieren und Geräte mit zehn oder mehr Qubits herzustellen.“ sagt Tarucha .
„Wir planen dann, 50 bis 100 Qubits zu entwickeln und ausgefeiltere Fehlerkorrekturprotokolle zu implementieren, um innerhalb eines Jahrzehnts den Weg zu einem großen Quantencomputer zu ebnen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur-Nanotechnologie .