Neuer Rekord: IBM entwickelt Quantenchip mit über 1000 Qubits

Dem Technologiekonzern IBM gelang es, einen Quantenprozessor zu entwickeln, der mit mehr als 1000 Qubits rechnet. Er hört auf den Namen „Condor“ und besteht aus insgesamt 1121 supraleitenden Quantenbits. Somit hat IBM einen neuen Rekord aufgestellt, wenn es um die Zahl der verwendeten Qubits in einem einzelnen Quantenchip geht.

Mehr als 1000 Qubits in einem Quantenprozessor

Weltweit arbeiten mehrere Teams an der Entwicklung eines praktisch einsetzbaren Quantencomputers. Eine wesentliche Voraussetzung dafür ist eine ausreichend hohe Zahl von Qubits. Außerdem müssen diese möglichst stabil sein, um die nötigen Rechnungen durchlaufen zu können. Allerdings werden Quantenbits umso anfälliger für Störungen, desto mehr davon verwendet werden. Quantencomputer wie „Quantum Eagle“ von IBM oder „Sycamore“ von Google arbeiten daher lediglich mit 127 bzw. 64 Qubits. Mit steigender Anzahl von Qubits sinkt nicht nur die Stabilität, sondern auch die Fehleranfälligkeit steigt. Wenn mehr Qubits verwendet werden sind daher auch bessere Korrektursysteme nötig.

Forscher:innen von IBM konnten nun sowohl bei der Anzahl von Qubits als auch bei der Fehlerkorrektur Fortschritte vermelden. Das Unternehmen stellte den weltweit ersten Quantenprozessor mit mehr als 1000 Qubits vor. „Condor“ beruht auf Qubits in Form von supraleitenden Ladungspunkten, die im Chip in einer Art Bienenwaben angeordnet sind. Diese Ladungspunkte werden Transmons genannt.

„Condor verschiebt die Grenzen der Skalierung und des Chip-Designs durch eine 50 Prozent höhere Qubit-Dichte und Verbesserungen in der Qubit-Herstellung„, so Jay Gambetta von IBM Research. Dieser Quantenchip enthält insgesamt über eine Meile hochdichter cryogenischer Verkabelung, die in ein Kühlsystem integriert wurde. Ein wirklicher Leistungssprung wurde mit „Condor“ nicht erreicht, aber der Chip solle bei der Skalierung und Weiterentwicklung des Hardware-Designs zu helfen.

Heron: Verbesserte Fehlerkorrektur

Aber auch in Sachen Fehlerkorrektur wurden Fortschritte erzielt. Neben „Condor“ stellte IBM auch den Quantenchip „Heron“ vor. Dieser umfasst zwar nur 133 Qubits und damit nur wenig mehr als sein Vorgänger „Eagle“, verfügt dafür aber über die neuesten Technologien zur Fehlerkorrektur. Mit diesen soll das System stabil genug sein, um etwa 3.000 Logikgatter durchlaufen zu können.

„Heron bietet eine drei bis fünfmal bessere Leistung als unser vorheriges Flaggschiff, der 127-Qubit-Prozessor Eagle„, so Gambetta. „Heron“ ist die Grundeinheit für IBMs Quantum System Two. Dabei handelt es sich um einen modularen Quantencomputer, der aktuell aus drei Heron-Quantenchips besteht und zum Kern weiterer Entwicklungen werden soll.

Allerdings ist man noch meilenweit davon entfernt, über ein universell einsetzbares Quantensystem zu verfügen. Nach den Einschätzungen von Expert:innen würde man dafür mehrere Millionen Qubits benötigen. Bis die Menschheit über „alltagstaugliche“ Quantencomputer verfügt, wird demnach noch etwas Zeit vergehen.

via IBM Research