Quantinuum, das auf gefangene Ionen spezialisierte Quantencomputing-Unternehmen, das aus der Fusion der Quantencomputing-Einheit von Honeywell und einem in Cambridge ansässigen Quanten-Startup hervorgegangen ist, behauptet, den „glaubwürdigen Weg zum fehlertoleranten Quantencomputing“ eröffnet zu haben, wie es es nennt. (öffnet sich in neuem Tab). Dieser Satz, der andere Bestrebungen im Bereich der Fehlertoleranz in den Schatten stellt und gleichzeitig einen begehbaren Weg für die Zukunft der Quantentechnologie verspricht, wird durch die neuesten Forschungen des Unternehmens zu Quantensystemen gestützt.
Gestern veröffentlicht in VordruckformIn der Studie wird ein neuartiger Ansatz beschrieben, der das italienische Adelshaus Borromäus und sein Wappen mit der „gruseligen Fernwirkung“ der Quantenverschränkung verbindet.
Die Borromäischen Ringe im Wappen des Hauses Borromeo sind eine interessante visuelle Darstellung der Quantenverschränkung: dieses seltsame Phänomen, das Gruppen von Teilchen so miteinander verbindet, dass sie alle einfach Teil desselben Systems werden, obwohl keinerlei physische Elemente vorhanden sind Verbindung oder Nähe. Und genau wie in einem Quantensystem bedeutet das Entfernen eines der Ringe, die Verbindung zwischen allen zu entfernen – ein Äquivalent zum Phänomen der Quantendekohärenz.
Die Forschung von Quantinuum konzentrierte sich auf den Versuch, verschränkte Qubits auf der Grundlage nichtabelscher Anyons (Nonabelionen sind die verkürzte Version) zu verbinden, indem ihre Verknüpfungen denen der Borromäischen Ringe ähnelten: Die Teilchen bewegen sich in ihren kreisförmigen Mustern umeinander und maximieren so die Partikelnähe (nützlich, um die Kohärenzzeiten zu verlängern) und gleichzeitig die Widerstandsfähigkeit gegenüber dekohärenzauslösenden Ereignissen zu erhöhen. Insgesamt demonstrierte das Team die Quantenverschränkung über 32 ionenbasierte Qubits hinweg.
„Es werden keine zwei Teilchen umeinander herumgeführt, sondern alle zusammen sind miteinander verbunden“, sagt Ashvin Vishwanath, theoretischer Physiker an der Harvard University in Cambridge, Massachusetts und Mitautor der Arbeit. „Es ist wirklich ein erstaunlicher Sachverhalt, den wir in keinem anderen Aufbau so klar erkennen können.“
Bei jeder neuen Forschung (und insbesondere im Hinblick auf Quantencomputing, eine Hype-Maschine auf ChatGPT-Niveau) ist es wichtig, sowohl Befürworter als auch Kritiker zu kennen.
Kommentar zum veröffentlichten Artikel von Quantinuum NaturSteven Simon, ein theoretischer Physiker an der Universität Oxford, Großbritannien, sagte, dass „diese Art von physikalischem System von enormer mathematischer Schönheit ist und es unglaublich ist, sie nach langer Zeit zum ersten Mal wieder realisiert zu sehen.“
Michael Manfra, Experimentalphysiker an der Purdue University in West Lafayette, erzählte Natur dass Quantinuums Maschine nicht wirklich Nonabelions erzeugt hat; vielmehr simulierte es ihre Eigenschaften (und zwar nur einige davon). Quantinuum stimmt dem zu – sie argumentieren aber auch, dass sich die Teilchen so verhalten, dass es die Nonabelion-Definition erfüllt, und dass die Häkchen für ein fehlertolerantes Quantencomputersystem vorhanden waren.
Auch wenn der Teil „glaubwürdiger Weg“ noch genauer untersucht werden muss, besteht offenbar kein Zweifel daran, dass die Ergebnisse von Quantinuum Errungenschaften für sich sind.
Interessanterweise kollidieren die Forschungen und Behauptungen von Quantinuum, einen Weg für eine echte Skalierung des Quantencomputings gefunden zu haben, mit denen von Microsoft – das Unternehmen verfolgt in seiner Quantencomputing-Arbeit auch topologische Qubits, eine andere Herangehensweise an Quantensysteme als Quantinuums frühere Ionenketten-Qubits und IBMs Supraleitung Qubits zum Beispiel.
Doch während der Ansatz von Quantinuum das topologische Verhalten nichtabelscher Qubits simuliert, um die Auswirkungen des „Borromäischen Rings“ auf die Robustheit zu nutzen, verfolgt Microsoft Qubits, die aus physikalischen Anyons selbst bestehen – ein Ansatz, der weitaus größere Vorteile bieten könnte als der von Quantinuum gewählte Ansatz.
Alles in allem bleibt die Frage offen, ob der „glaubwürdige Weg zum fehlertoleranten Quantencomputing“ mit der gestrigen Pre-Print-Veröffentlichung eröffnet wurde oder nicht. Aber es wurden Fortschritte gemacht; Quantinuum wird nun sicherlich versuchen herauszufinden, wo es endet.