Forscher sagen, dass Quantencomputer theoretisch bis 2030 bereit sein könnten

Forscher am California Institute of Technology vermuten, dass ein funktionsfähiger Quantencomputer möglicherweise viel weniger Qubits benötigt als bisher gedacht, sodass es machbar wäre, den ersten Quantencomputer noch vor Ende des Jahrzehnts einzusetzen.

Caltech-Forscher, die mit einem Caltech-nahen Start-up, Oratomic, zusammenarbeiten, sagten, dass sich bei der Reduzierung der Fehler, die „heutige rudimentäre Quantencomputer“ aus dem Takt bringen, ein funktionsfähiger Quantencomputer mit nur 10.000 bis 20.000 Qubits gebaut werden könnte.

Zuvor ging man davon aus, dass Millionen von Qubits notwendig seien, damit ein Quantencomputer ordnungsgemäß funktioniert, so Caltech. Ein Qubit ist die grundlegende Einheit eines Quantencomputers und entspricht in einem klassischen Computer dem Bit, um Informationen binär zu kodieren.

„Der Bedarf an weniger Qubits bedeutet, dass Quantencomputer theoretisch noch bis zum Ende des Jahrzehnts einsatzbereit sein könnten“, sagte Caltech.

Atome mit optischen Pinzetten bewegen

Die theoretische Innovation ist eine vorgeschlagene Fehlerkorrektur-Architektur, die „Neutral-Atom-Systeme“ nutzt, bei denen Atome physisch bewegt und über große Distanzen mithilfe von Lasern namens „optische Pinzetten“ miteinander verbunden werden können.

„Wir entwickeln neue Architekturen für Neutral-Atom-Quantenprozessoren, die die Ressourcenschätzungen für fehlertolerantes Quantencomputing drastisch reduzieren“, sagte Caltech-Theoretiker John Preskill am Dienstag und fügte hinzu:

„Diese Fortschritte machen mich optimistisch, dass breit nutzbares Quantencomputing schon bald Realität sein wird.“

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Manuel Endres, ein Physikprofessor an Caltech, der kürzlich das bisher größte Qubit-Array zusammenstellte, sagte:

„Im Gegensatz zu anderen Quanten-Computing-Plattformen können Neutral-Atom-Qubits direkt über große Distanzen verbunden werden. Optische Pinzetten können ein Atom zur anderen Seite des Arrays transportieren und es direkt mit einem weiteren Atom verschränken.“

Die neue Technik ermöglicht es, dass jedes logische Qubit mit bis zu fünf physikalischen Qubits statt mit etwa tausend, die durch konventionelle Methoden erforderlich sind, kodiert wird, so Caltech.

„Es ist tatsächlich sehr überraschend, wie gut das funktioniert. Das ist das, was wir ultra-effiziente Fehlerkorrektur nennen“, sagte Endres.

Layout und Kompilierungsverfahren für die logische Quantencomputer-Architektur. Quelle: Caltech

Quantenfronten näher als sie scheinen

Oratomic erklärte, es werde in enger Zusammenarbeit mit dem Advanced Quantum Computing Mission von Caltech arbeiten, mit laufender Forschung zur Verarbeitung von Quanteninformationen und dem Ziel, den weltweit ersten Utility-Scale-fehlertoleranten Quantencomputer zu bauen.

Die Forschung kommt nur einen Tag, nachdem Google ein Paper veröffentlicht hatte, in dem behauptet wurde, dass Quantencomputer möglicherweise die Kryptografie von Bitcoin in neun Minuten knacken könnten und dafür viel weniger Rechenleistung benötigen würden als ursprünglich angenommen.

In der Zwischenzeit forderte Google in seinem Paper diese Woche Kryptografie-Entwickler auf, Blockchains jetzt auf Post-Quantenkryptografie, oder PQC, umzustellen, statt zu warten, bis sich echte Bedrohungen zeigen.

Letzte Woche setzte der Internet-Riese für seine PQC-Migration eine Zeitleiste bis 2029 und warnte, dass „Quantenfronten näher sein könnten als sie scheinen“.

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