Wissenschaftler entdecken fehlersichere Methode des Quantencomputings

Wie alle Geräte sind Quantencomputer manchmal anfällig für Fehler. Während das Problem bei normalen Computern mit Redundanzen leicht behoben werden konnte, konnten Quantenmaschinen eine solche Funktion nicht verwenden.

Forscherteams der Universität Innsbruck, der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich haben einen Weg gefunden, Rechenoperationen von Quantencomputern vor Fehlern zu schützen.
Bei normalen Computern helfen Redundanzdaten, die im Betrieb verwendet werden, Fehler zu vermeiden. Aufgrund von Unterschieden in der Natur erstellen Quantencomputer jedoch nur Kopien der Daten, mit denen sie arbeiten.

Die Forscher beschlossen, logische Quanteninformationen auf mehrere Qubits zu verteilen – das Analogon von Bits für Quantencomputer. Zum ersten Mal in der Geschichte implementierten Forschungsteams ein System, das Operationen auf zwei logischen Quantenbits statt auf einem ausführt und so diese Berechnungen fehlersicher macht.

Das Experiment wurde auf einem kleinen Ionenfallen-Quantencomputer durchgeführt, der mit nur 16 gefangenen Atomen arbeitete, wobei jedes Qubit sieben davon belegte. Forscher glauben jedoch, dass es auf größere Systeme extrapoliert werden kann, wobei der Computer immer noch in der Lage ist, Fehler mit dem Zwei-Quantenbit-System zu erkennen.

Natürlich ging eine solche Lösung auf Kosten der Rechenleistung, aber selbst dann übertreffen Quantencomputer normale Computer bei komplizierten und präzisen Operationen leicht.

„Die fehlertolerante Implementierung erfordert mehr Operationen als nicht fehlertolerante Operationen. Der Aufwand und die Komplexität steigen, aber die resultierende Qualität ist besser“, sagte Thomas Monz, Leiter des Forschungsteams.

Der nächste Schritt der Wissenschaftler besteht darin, die Technologie auf eine größere Maschine zu übertragen und sie in komplizierteren Berechnungen zu testen.