Oxford Ionics revolutioniert Quantencomputer mit neuem Quantenchip: Rekordzuverlässigkeit bei Qubit-Kontrolle
Oxford Ionics, ein britisches Start-up, hat sich zum Ziel gesetzt, die Welt der Quantencomputer zu revolutionieren. Mit ihrem neuen Quantenchip, der gefangene Ionen zur Kontrolle von Qubits verwendet, haben sie einen großen Schritt in diese Richtung gemacht. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden kürzlich auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht und haben bereits für Aufsehen in der Fachwelt gesorgt.
Aber was sind überhaupt Qubits und warum sind sie so wichtig für Quantencomputer? Nun, Qubits sind die Bausteine von Quantencomputern und sie sind extrem klein. Um einen leistungsstarken Quantencomputer zu bauen, ist eine präzise Kontrolle der Qubits unerlässlich. Es gibt verschiedene Methoden zur Herstellung von Qubits, jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen. Oxford Ionics hat sich für die Verwendung von gefangenen Ionen entschieden, elektrisch geladene Atome, die auf der Oberfläche eines Mikrochips festgehalten werden.
Ionenbasierte Qubits zeichnen sich durch ihre ausgezeichnete Kontrollierbarkeit aus, was einen klaren Vorteil darstellt. Ein Quantencomputer führt ähnliche Operationen wie ein herkömmlicher Computer aus, jedoch werden dabei entweder ein einzelnes oder zwei Qubits gleichzeitig angesprochen. Diese Operationen werden als Ein-Qubit- oder Zwei-Qubit-Gatter bezeichnet. Eine präzise Kontrolle der Qubits und eine exakte Ausführung der Quantengatter sind erforderlich, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.
Tom Harty, Mitgründer von Oxford Ionics, betont, dass sowohl die Leistung als auch die Größe gleichermaßen wichtig sind bei der Entwicklung eines Quantencomputers. Quantencomputer sind nicht nützlich, selbst wenn die Anzahl der Qubits erhöht wird, sofern sie keine präzisen Ergebnisse liefern können. Oxford Ionics hat mit ihrem neuesten Chip den bisherigen Branchenrekord für die geringsten Fehler bei der Ausführung von Ein- und Zwei-Qubit-Gattern übertroffen. Sie erreichen eine Zuverlässigkeit von 99,9992 bzw. 99,97 Prozent mit einer Anzahl von bis zu zehn Qubits. Mit dieser Leistung verdoppeln sie die bisherige Bestleistung, ohne dass eine Fehlerkorrektur vorgenommen wurde.
Michael Cuthbert, Direktor des britischen National Quantum Computing Centre, betont, dass diese Ergebnisse einen bedeutenden Durchbruch im Bereich des Ionenfallen-Quantencomputings darstellen und die Skalierbarkeit dieser Technologie demonstrieren. Bisher war die Skalierbarkeit eine der größten Herausforderungen für Quantencomputer, die auf gefangenen Ionen basieren. Normalerweise verwenden Forscher Laser, um die Ionen zu kontrollieren. Es wird jedoch zunehmend schwieriger, einzelne Qubits gezielt mit Lasern anzusprechen, wenn immer mehr Qubits zusammenkommen. Oxford Ionics verwendet stattdessen einen Siliziumchip, um die gesamte Elektronik zur Kontrolle der Ionen zu integrieren. Dabei wird auf den Einsatz von Lasern verzichtet. Die Ionen werden durch elektrische und magnetische Felder, erzeugt durch Elektroden auf der Oberfläche des Mikrochips, gefangen und kontrolliert.
Die Forscher setzen auf bewährte Fertigungstechniken aus der Halbleiterindustrie und arbeiten eng mit dem österreichischen Halbleiterhersteller Infineon aus Villach zusammen, um ihre Chips zukünftig in Halbleiterfabriken in großem Maßstab herstellen zu können. Ihr nächstes Ziel ist es, einen Quantenchip herzustellen, der skalierbar ist und über 256 Qubits verfügt.
Oxford Ionics wurde 2019 von den britischen Forschern Tom Harty und Chris Ballance gegründet. Das Unternehmen besteht derzeit aus 55 Mitarbeitern und hat bereits Investitionen in Höhe von 37 Millionen Pfund akquiriert. Im Februar des letzten Jahres erhielt das Unternehmen den Auftrag, einen Quantencomputer für das britische National Quantum Computing Centre zu entwickeln.
Quantencomputer sind zweifellos die Zukunft der Computertechnologie. Mit den Fortschritten von Unternehmen wie Oxford Ionics kommen wir der Realisierung dieser Zukunft immer näher. Es bleibt spannend zu sehen, welche weiteren Innovationen und Durchbrüche uns in dieser faszinierenden und aufregenden Branche erwarten.
Schlagwörter: Oxford Ionics + Tom Harty + arXiv
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