Keine Qubits für Korrektur: IBM erledigt Quantenfehlerkorrektur mit FPGAs
Quantencomputer haben theoretisch großes Potenzial, für reale Probleme sind sie allerdings nur eingeschränkt nutzbar. Ein zentrales Problem ist dabei ihre Fehleranfälligkeit: Quantengatter arbeiten nicht perfekt und Qubits behalten oft innerhalb kurzer Zeit nicht mehr zuverlässig die gespeicherte Information. Zwar existiert mit Quantenfehlerkorrektur eine Gegenmaßnahme, aber die kostet wertvolle Qubits , von denen maximal wenige Tausend(öffnet im neuen Fenster) verfügbar sind.
Wissenschaftler von IBM wollen diese Einschränkung nun behoben haben und damit mehr Qubits für Algorithmen nutzbar machen. Hierzu soll am 27. Oktober ein Paper veröffentlicht werden, das Reuters bereits einsehen konnte(öffnet im neuen Fenster) . Anstatt die Fehlerkorrektur mit eigenen Qubits zu realisieren, haben die Forscher sie auf einem FPGA ( Field Programmable Gate Array ) von AMD implementiert. Modelle anderer Hersteller sollten ebenso nutzbar sein.
Im Vergleich zu den speziell entwickelten und in kleiner Serie gefertigten Quantenprozessoren sind FPGAs geradezu lächerlich günstig. Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungsfällen, von der einfachen Steuerplatine bis zum anwendungsspezifischen Rechenbeschleuniger, eingesetzt. Dass Qubits nicht mehr für Fehlerkorrektur genutzt werden müssen, vereinfacht die Realisierung großer Quantencomputer, da weniger aufwendige Chip-zu-Chip-Schnittstellen zur Übertragung von Quantenzuständen erforderlich sind.
IBM hat Großes vor
Der neue Korrekturmechanismus ist Teil von IBMs Projekt Starling(öffnet im neuen Fenster) . In dessen Rahmen will das Unternehmen bis 2029 einen Quantencomputer bauen, der 20.000-mal mehr Operationen ausführen kann als heutige Modelle.
FPGAs sind bei vielen Quantencomputern bereits heute Teil der Grundausstattung: Sie werden häufig für die Datenverarbeitung eingesetzt (g+) . Die Interaktion mit Qubits erfolgt oft mittels speziell modulierter elektromagnetischer Schwingungen. FPGAs eignen sich hier besonders gut, da sie direkt mit Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlern kommunizieren können, sehr flexibel sind und eine hohe Parallelität bei der Datenverarbeitung erreichen.