PARIS / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Welt der Quantencomputer steht vor einem bedeutenden Fortschritt: Das Unternehmen Alice & Bob hat eine Methode entwickelt, die Zuverlässigkeit von Cat-Qubits drastisch zu erhöhen. Diese Entwicklung könnte die Genauigkeit zukünftiger Quantencomputer erheblich verbessern.
Die Zuverlässigkeit von Quantencomputern ist seit jeher eine der größten Herausforderungen in der Branche. Die sogenannten Qubits, die als Grundbausteine dieser Computer fungieren, sind äußerst anfällig für Störungen aus der Umgebung, was zu Dekohärenz führt. Dies bedeutet, dass die gespeicherte Quanteninformation verloren geht, was die Fehlertoleranz zu einem zentralen Forschungsthema macht.
Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Unterdrückung von Bit-Flip-Fehlern, bei denen ein Qubit die Wahrscheinlichkeit, als 0 oder 1 gemessen zu werden, vertauscht. Bisher führte dies jedoch oft zu einer Zunahme von Phasen-Flip-Fehlern, bei denen die Wahrscheinlichkeit, positiv oder negativ zu sein, wechselt. Cat-Qubits, die das Superpositionsprinzip von Schrödingers Katze nachahmen, wurden entwickelt, um Bit-Flips zu reduzieren und damit den Ressourcenbedarf für Fehlerkorrekturen zu senken.
Das Unternehmen Alice & Bob hat bereits gezeigt, dass Cat-Qubits eine Bit-Flip-Lebensdauer von 138 Millisekunden erreichen können. In einer neuen Studie, die am 28. Februar auf der Preprint-Datenbank arXiv veröffentlicht wurde, haben Wissenschaftler jedoch eine Methode vorgestellt, die Cat-Qubits stabilisiert und den Bit-Flip-Schutz um das 160-fache verbessert, was einer Lebensdauer von 22 Sekunden entspricht. Der Einfluss auf die Phasen-Flip-Rate war minimal.
Diese bemerkenswerte Verbesserung wurde durch das ‘Quetschen’ der Quantenstaaten der Cat-Qubits erreicht, wodurch die Überlappung zwischen den beiden Zuständen verringert wird. Bei diesen gequetschten Cat-Qubits zeigte sich eine deutliche Reduzierung der Bit-Flip-Fehlerrate mit zunehmender Photonenzahl. Diese Technik erfordert keine Änderungen am Design der Schaltung, was die Fehlerkorrektur weniger ressourcenintensiv macht als frühere Methoden.
Der nächste Schritt in der Forschung von Alice & Bob wird die Entwicklung eines universellen fehlertoleranten Quantencomputers sein, bei dem Bit-Flips und Phasen-Flips effizient verwaltet werden können. Dies könnte zu praktischen Anwendungen in Bereichen wie Chemie und Materialwissenschaften führen, wo die Präzision von Quantencomputern bahnbrechende Fortschritte ermöglichen könnte.
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