Meilenstein bei Silizium-Quantencomputern erreicht
Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Quantencomputern ist es, eine große Anzahl an Qubits stabil zu kontrollieren. Anders als reguläre Bits eines Computers können sie nicht nur den Zustand 0 oder 1 annehmen, sondern gleichzeitig beide Zustände (mehr darüber, wie ein Quantencomputer funktioniert, lest ihr hier).
Forscher*innen des niederländischen QuTech schafften es nun erstmals, einen Quantenprozessor mit 6 Qubits auf Siliziumbasis zu bauen. Das könnte den Weg für eine kommerzielle Nutzung ebnen.
Geringe Fehleranfälligkeit
Silizium wird bereits bei herkömmlichen Computern verwendet. Das macht es besonders interessant, da die Infrastruktur für die Fertigung von Bauteilen bereits besteht. Einzelne Qubits mit einer Siliziumbasis können eine Zuverlässigkeit von 99,9 Prozent erreichen.
Es gibt aber eine Herausforderung: Kombiniert man mehrere Qubits, werden sie fehleranfällig. Im Jänner konnten erstmals Forscher*innen-Teams 2 Qubits auf Siliziumbasis kombinieren. Seither konnten aber maximal 3-Qubit-Prozessoren kontrolliert werden (mehr dazu hier).
Qualität und Quantität der Qubits
Dass nun bereits ein solcher Quantenprozessor mit 6 Qubits gebaut wurde, sei ein „großer Schritt“, heißt es in einem Statement von QuTech, einem Zusammenschluss der TU Delft und der TNO. Die große Herausforderung sei es, ein System mit qualitativ hochwertigen und vielen Qubits zu schaffen. Der Silizium-Prozessor könne beides leisten, so die Wissenschaftler*innen.
Die Qubits sind mit den Zahlen 1 bis 6 versehen. SD1 und SD2 bezeichnen Sensoren für das Magnetfeld, mit dem die Qubits kontrolliert werden.
© QuTech/Phillips et al.
Die 6 Qubits aus Elektronen wurden dafür in einer Reihe mit einem Abstand von je 90 Nanomenter in Silicon gesetzt. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 70.000 nm dünn. Mithilfe von Mikrowellenstrahlung und Magnetfeldern werden die Qubits stabilisiert. Die Wissenschaftler*innen sind davon überzeugt, dass sie ihr System für eine größere Anzahl an Qubits ausbauen können, ohne dass diese dabei an Präzession einbüßen. Ihre Forschung wurde im Fachmagazin Nature veröffentlicht.
Mit anderen Systemen, z.B. Supraleitern, konnten bereits Quantencomputern mit deutlich mehr Qubits gebaut werden. IBM gibt etwa an, einen Quantencomputer mit 127 Qubits gebaut zu haben (futurezone berichtete). In China soll es einen Quantencomputer mit 66 Qubits geben (hier). Allerdings glauben die QuTech-Forscher*innen, siliziumbasierte Qubits könnten für die industrielle Verwendung zugänglicher sein als die bisherigen Konzepte.