3D Qubit: IBM meldet Durchbruch bei Quantencomputern

IBM vermeldet einen Durchbruch auf dem Weg zum Bau eines Quantencomputers: IBM-Forscher konnten die Leistung wesentlicher Bauteile so weit verbessern, dass es fast möglich ist, einen praktisch nutzbaren Quantencomputer in nennenswerter Größe zu bauen.

Artikel veröffentlicht am ,
3D Qubit von IBM
3D Qubit von IBM (Bild: IBM)

Die Forscher in den IBM Labs haben einige dort entwickelte Technologien kombiniert und drei wesentliche Fortschritte auf dem Weg zum Bau eines Quantencomputers erzielt. Es gelang ihnen, die Zahl der Fehler bei elementaren Berechnungen so weit zu reduzieren, dass Fehlerkorrekturverfahren effektiv eingesetzt werden können. Zudem konnten sie die Integrität der quantenmechanischen Eigenschaften von Qubits deutlich steigern.

Stellenmarkt
  1. IT Field Service Agent (m/w/d) Servicecenter
    DAW SE, Enger
  2. Produktmanager (m/w/d) Geschäftskundenprodukte
    htp GmbH, Hannover
Detailsuche

Während ein Bit in klassischen Computern nur zwei Zustände haben kann - 0 oder 1 -, können Qubits diese beiden Werte auch gleichzeitig enthalten, was in der Quantentheorie als Superposition beschrieben wird. Qubits, als kleinste Informationseinheit in einem Quantencomputer, ermöglichen es so, mehrere Millionen Berechnungen parallel auszuführen. Herkömmliche Computer können nur eine kleine Zahl von Berechnungen gleichzeitig abwickeln. So enthält laut IBM ein Quantencomputer mit 250 Qubits mehr Bits an Information, als es Atome im Universum gibt.

Diese Eigenschaften haben große Auswirkungen für Verschlüsselungstechniken, die in erster Linie darauf basieren, dass es mit herkömmlicher Technik sehr aufwendig ist, sehr große Zahlen in ihre Faktoren zu zerlegen. Quantencomputer können dies deutlich schneller erledigen. Aber auch bei Datenbanken unstrukturierter Informationen und Optimierungsaufgaben sehen die IBM-Forscher Einsatzgebiete für Quantencomputer. Diese könnten helfen, bislang unlösbare mathematische Probleme zu lösen.

  • 3D Qubit von IBM (Quelle: IBM)
  • CNOT mit Qubits (Quelle: IBM)
3D Qubit von IBM (Quelle: IBM)

Um die Möglichkeiten von Quantencomputern zu nutzen, ist es aber notwendig, die sogenannte Dekohärenz - die durch Faktoren wie Hitze, elektromagnetische Strahlung und Materialdefekte hervorgerufenen Rechenfehler - zu kontrollieren oder zu eliminieren. Ein wichtiger Ansatzpunkt dafür ist es, die Zeit zu verlängern, über die Qubits ihre quantenmechanischen Eigenschaften behalten. Ist diese Zeitspanne lange genug, lassen sich Fehlerkorrektursysteme effektiv einsetzen, so dass sich lange und komplexe Berechnungen durchführen lassen.

Quantencomputer rückt in greifbare Nähe

Golem Akademie
  1. Microsoft 365 Security: virtueller Drei-Tage-Workshop
    29.06.-01.07.2022, Virtuell
  2. Kubernetes Dive-in-Workshop: virtueller Drei-Tage-Workshop
    19.-21.07.2022, Virtuell
Weitere IT-Trainings

Nun gibt es verschiedene Ansätze, um einen funktionieren Quantencomputer zu entwickeln. IBM konzentriert sich auf supraleitende Qubits. Dabei experimentiert IBM mit einem dreidimensionalen supraleitenden Qubit (3D Qubit), einer Idee, die an der Universität Yale entstand. Damit konnte IBM die Zeitspanne, für die ein Qubit seinen Quantenstatus behält, im Vergleich zu den bisherigen Rekorden um das Zwei- bis Vierfache verlängern. Damit sei gerade so das Minimum erreicht, um Fehlerkorrektursysteme effektiv einzusetzen, erklärte IBM. So könnten sich Ingenieure um Fragen der Skalierbarkeit kümmern.

"Unsere Arbeiten im Bereich Quantencomputer zeigen, dass es hierbei nicht länger um ein rein physikalisches Experiment geht. Es ist Zeit, damit zu beginnen, Systeme auf Basis dieser wissenschaftlichen Erkenntnisse zu entwickeln, die die Computerei an neue Grenzen heranführen", sagt der Leiter von IBMs Quantencomputer-Forschungsteams, Matthias Steffen.

In einem weiteren Experiment konnten die IBM-Forscher ein eher traditionelles, zweidimensionales Qubit präsentieren und eine logische Operation - Controlled-NOT (CNOT) - mit zwei Qubit umsetzen, ein wichtiger Baustein beim Bau eines Quantencomputers. Die Operation war in 95 Prozent aller Fälle erfolgreich. Das wurde durch eine lange Kohärenzzeit von 10 Mikrosekunden ermöglicht. Damit werde fast die für den Einsatz von Fehlerkorrektursystem notwendige Grenze erreicht, so IBM.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed


SuiCid 01. Mär 2012

QuPC sei weiterhin mal der Quantenrechner, passt sicher, weil die ihn sicher per PC o.ä...

SuiCid 01. Mär 2012

das wäre Punkt 1... wenn |Lösungsraum| > 1 ist, könnte man durch mehrfache Berechnungen...

Anonymer Nutzer 29. Feb 2012

Naja, ich glaub das ist auch mehr Physik als Informatik (noch!). Ich studiere Informatik...

SuiCid 29. Feb 2012

wenn ***, dann aber auch richtig... 63,15°C oder 63 K oder wenigstens ~63°C um zu zeigen...



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Strange New Worlds Folge 1 bis 3
Star Trek - The Latest Generation

Strange New Worlds kehrt zu episodenhaften Geschichten zurück und will damit Star-Trek-Fans alter Schule abholen. Das gelingt mit Bravour. Achtung, Spoiler!
Eine Rezension von Oliver Nickel

Strange New Worlds Folge 1 bis 3: Star Trek - The Latest Generation
Artikel
  1. LTE-Patent: Ford droht Verkaufs- und Produktionsverbot in Deutschland
    LTE-Patent
    Ford droht Verkaufs- und Produktionsverbot in Deutschland

    Ford fehlen Mobilfunk-Patentlizenzen, weshalb das Landgericht München eine drastische Entscheidung gefällt hat. Autos droht sogar die Vernichtung.

  2. Flowcamper: Elektro-Wohnmobil Frieda Volt auf VW-Basis vorgestellt
    Flowcamper
    Elektro-Wohnmobil Frieda Volt auf VW-Basis vorgestellt

    Das elektrische Wohnmobil Frieda Volt basiert auf einem umgebauten Volkswagen T5 oder T6 und ist mit einem 72-kWh-Akku ausgerüstet.

  3. Cariad: Aufsichtsrat greift bei VWs Softwareentwicklung durch
    Cariad
    Aufsichtsrat greift bei VWs Softwareentwicklung durch

    Die Sorge um die Volkswagen-Softwarefirma Cariad hat den Aufsichtsrat veranlasst, ein überarbeitetes Konzept für die ehrgeizigen Pläne vorzulegen.

Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    Daily Deals • Borderlands 3 gratis • CW: Top-Rabatte auf PC-Komponenten • Inno3D RTX 3070 614€ • Crucial P5 Plus 2 TB 229,99€ • Preis-Tipp: Kingston NV1 2 TB 129,90€ • AVM FRITZ!Repeater 1200 AX 69€ • MindStar (u. a. Palit RTX 3050 339€) • MMOGA (u. a. Total War Warhammer 3 29,49€) [Werbung]
    •  /