Quantencomputer versprechen zwar um Dimensionen mehr Rechenleistung als herkömmliche Systeme, aber sie leiden unter einem gravierenden Problem: Sie sind extrem anfällig für Fehler, sodass eine Fehlerkorrektur unabdingbar ist – und dies ist sehr schwierig umzusetzen. Forschende der
ETH Zürich berichten nun von einem Meilenstein bei der Quantenfehlerkorrektur. Erstmals konnten Fehler im Quantensystem soweit automatisch korrigiert werden, dass sich die Ergebnisse der Quantenoperationen praktisch verwenden lassen.
Bisherige Verfahren zur Fehlerkorrektur konnten jeweils nur eine von zwei fundamentalen Fehlerarten identifizieren und korrigieren. Ein Forschungsteam um Andreas Wallraff, Direktor des Quantum Center der ETHZ, stellt jetzt das erste System vor, das beide Fehlertypen sowohl aufspüren als auch korrigieren kann, und dies wiederholt. Wallraff dazu: "Der Nachweis, dass sich Fehler in einem mit Quanten-Bits (Qubits) arbeitenden Quantencomputer schnell und wiederholt korrigieren lassen, ist ein Durchbruch auf dem Weg zu einem praxistauglichen Quantencomputer. Dass es uns gemeinsam mit unseren Kollegen aus Deutschland und Kanada gelungen ist, als erste Gruppe eine praktische Fehlerkorrektur mit Qubits zu realisieren bestätigt, dass wir an der ETH Zürich wirklich in der Top-Liga der Quantenforschung mitspielen."
Dieser Nachweis gelang den Forschenden auf Basis eines im ETH-Reinraumlabor produzierten Chip mit 17 supraleitenden Qubits. Die Fehlerkorrektur wird dabei realisiert, indem die Quanteninformation eines Qubit über mehrere physikalische Qubits verteilt wird, was unter der Bezeichnung Surface Code läuft. Dazu sind neun der 17 Qubits in einem quadratischen 3x3-Gitter angeordnet und bilden zusammen ein logisches Qubit. Die weiteren acht Qubits dienen, versetzt dazu positioniert, der Fehlerkorrektur. Die Elektronik, die zum Ansteuern der Qubits benötigt wird, hat das ETH-Spin-off Zurich Instruments hergestellt.
(ubi)
