Der Traum vom Quantencomputing war schon immer spannend: Was wäre, wenn wir eine Maschine bauen könnten, die auf Quantenebene arbeitet und komplexe Berechnungen exponentiell schneller bewältigen könnte als ein Computer, der durch die klassische Physik eingeschränkt ist? Aber obwohl IBM, Google und andere iterative Quantencomputing-Hardware ankündigen, tun sie es noch immer nicht für praktische Zwecke genutzt. Das könnte sich mit ändern die heutige Ankündigung von Microsoft und Quantinuumdie sagen, sie hätten das bisher fehlerfreiste Quantencomputersystem entwickelt.
Während klassische Computer und Elektronik auf Binärbits als grundlegende Informationseinheit basieren (sie können entweder ein- oder ausgeschaltet sein), arbeiten Quantencomputer mit Qubits, die gleichzeitig in einer Überlagerung zweier Zustände existieren können. Das Problem mit Qubits besteht darin, dass sie fehleranfällig sind, was der Hauptgrund für die heutigen Quantencomputer (bekannt als Noisy Intermediate Scale Quantum) ist [NISQ] Computer) dienen lediglich der Forschung und dem Experimentieren.
Die Lösung von Microsoft bestand darin, physische Qubits in virtuelle Qubits zu gruppieren, was es ermöglicht, Fehlerdiagnosen und -korrekturen durchzuführen, ohne sie zu zerstören, und sie auf der gesamten Quantinuum-Hardware auszuführen. Das Ergebnis war eine 800-mal bessere Fehlerquote, als wenn man sich allein auf physikalische Qubits verließ. Microsoft gibt an, mehr als 14.000 Experimente fehlerfrei durchführen zu können.
Laut Jason Zander, EVP der Strategic Missions and Technologies-Abteilung von Microsoft, könnte uns dieser Erfolg endlich zum „Level 2 Resilient“-Quantencomputing führen, das für praktische Anwendungen zuverlässig genug wäre.
„Die vor uns liegende Aufgabe für das gesamte Quantenökosystem besteht darin, die Genauigkeit von Qubits zu erhöhen und fehlertolerantes Quantencomputing zu ermöglichen, damit wir mithilfe einer Quantenmaschine Lösungen für bisher unlösbare Probleme erschließen können“, schrieb Zander heute in einem Blogbeitrag. „Kurz gesagt, wir müssen zu zuverlässigen logischen Qubits übergehen – die durch die Kombination mehrerer physischer Qubits zu logischen Qubits entstehen, um vor Rauschen zu schützen und eine lange (d. h. belastbare) Berechnung aufrechtzuerhalten.“
Laut Aram Harrow, Professor für Physik am MIT mit Schwerpunkt auf Quanteninformation und -computing, ist die Ankündigung von Microsoft ein „starkes Ergebnis“. „Das Quantinuum-System verfügt über beeindruckende Fehlerraten und Kontrolle, daher war es plausibel, dass sie ein Experiment wie dieses durchführen könnten, aber es ist ermutigend zu sehen, dass es funktioniert hat“, sagte er in einer E-Mail an Engadget. „Hoffentlich gelingt es ihnen, die Fehlerquote im Zuge der Skalierung weiterhin aufrechtzuerhalten oder sogar zu verbessern.“
Forscher können in den nächsten Monaten über Azure Quantum Elements in das zuverlässige Quantencomputing von Microsoft hineinschnuppern, wo es als private Vorschau verfügbar sein wird. Das Ziel besteht darin, das Quanten-Supercomputing der Stufe 3 noch weiter voranzutreiben, das theoretisch in der Lage sein wird, unglaublich komplexe Probleme wie den Klimawandel und die Erforschung exotischer Arzneimittel anzugehen. Es ist unklar, wie lange es dauern wird, bis dieser Punkt tatsächlich erreicht ist, aber im Moment kommen wir dem praktischen Quantencomputing zumindest einen Schritt näher.
„Der Weg zu einem großen fehlertoleranten Quantencomputer wird noch ein langer Weg sein“, schrieb Professor Harrow. „Dies ist ein wichtiger Schritt für diese Hardwareplattform. Zusammen mit den Fortschritten bei neutralen Atomen bedeutet dies, dass die Kaltatomplattformen im Vergleich zu ihren supraleitenden Qubit-Konkurrenten sehr gut abschneiden.“
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