Physiker tricksen Hindernisse aus
Theoretisches Konzept aus Innsbruck revolutioniert Konstruktion von Quantencomputern.
Innsbruck –Was vor wenigen Jahren noch wie Zukunftsmusik klang, gibt es heute sogar kommerziell, wenn auch noch nicht so leistungsstark wie gewünscht: den Quantencomputer. Genauer gesagt den „adiabatischen Quantencomputer”, ein Gerät, das auf das Lösen von schwierigen Optimierungsproblemen spezialisiert ist. Vom Ziel, dass er Aufgaben lösen kann, bei denen klassische Rechner versagen, war man bislang aber noch weit entfernt.
Das könnte sich jetzt binnen weniger Jahre ändern. Denn ein von Innsbruckern entwickeltes und bereits patentiertes Modell für eine neue Architektur eines Quantencomputers löst zahlreiche der bislang offenen Konstruktionsfragen, was die Programmierbarkeit angeht.
Vereinfacht gesagt: Hat man beispielsweise zehn Quantenbits (Qubit) – das Qubit ist analog zum klassischen Bit in herkömmlichen Computern die kleinste Speichereinheit –, dann sollte jedes dieser zehn Qubits mit jedem anderen wechselwirken. Das zu programmieren, bedeutete Ähnliches, wie jedes der zehn Qubits mit jedem der anderen neun zu verdrahten. Ein Ding der Unmöglichkeit, wenn man es mit 1000 Qubits oder mehr zu tun hat. Also muss ein System geschaffen werden, damit nur noch Wechselwirkungen von jedem Qubit zu den jeweils benachbarten Qubits hergestellt werden müssen, erklärt Wolfgang Lechner. Dadurch interagiert dann wiederum das ganze System miteinander. Ganz frei nach dem Motto: Über sechs Personen kennt jeder jeden auf der Welt.
Der Vorteil: Da dann dieselben Informationen gleich in mehreren Qubits vorhanden sind, ist so gleich eine automatische Fehlerkorrektur eingebaut.
„In der von uns vorgeschlagenen Architektur werden die Verbindungen zwischen den Quantenbits durch weitere Quantenbits ersetzt, die sich auf einfache Weise manipulieren lassen“, sagt Lechner. Sie können durch lokale Felder angesteuert werden. Bei Atomen oder Ionen, wie sie der Innsbrucker Experimentalphysiker Rainer Blatt verwendet, würde man das mit Lasern machen. Bei supraleitenden Qubits verwendete man Magnetfelder. Über diese Felder hinweg könne dann frei programmiert werden.
In der Physikwelt hat dieses Modell, das Lechner gestern mit seinen Co-Autoren Philipp Hauke und Prof. Peter Zoller (IQOQI und Uni Innsbruck) im Fachjournal Science Advances publiziert hat, für großes Aufsehen gesorgt. „Wir lösen damit die technischen Probleme“, sagt Lechner, schränkt aber sogleich ein: Grundlegende Fragen seien durch diese technischen Tricks noch nicht gelöst. (sta)
