Nord Quantique: Ein neuer Ansatz zur Fehlerkorrektur in der Quantencomputing

LONDON (IT BOLTWISE) – In der Welt des Quantencomputings ist die Fehlerkorrektur der Schlüssel zu einer breiten Palette nützlicher Berechnungen. Während viele Unternehmen auf die Verknüpfung mehrerer Hardware-Qubits setzen, verfolgt Nord Quantique einen anderen Ansatz.

Nord Quantique hat einen innovativen Weg eingeschlagen, um die Hardwareanforderungen für fehlerkorrigierte Quantencomputer drastisch zu reduzieren. Anstatt mehrere Hardware-Qubits zu verknüpfen, konzentriert sich das Unternehmen darauf, genügend Quantenzustände in einem einzigen Hardwarestück zu integrieren, um ein fehlerkorrigiertes Qubit zu halten. Kürzlich präsentierte das Unternehmen Ergebnisse, die zeigen, dass es möglich ist, Hardware zu entwickeln, die Photonen mit zwei verschiedenen Frequenzen verwendet, um jeden Fall zu identifizieren, in dem ein logisches Qubit seinen Zustand verliert.

Obwohl dies noch keine vollständige Fehlerkorrektur bietet und das logische Qubit nicht für Operationen verwendet wurde, ist es ein wichtiger Validierungsschritt für den Ansatz des Unternehmens. Die Hardware von Nord Quantique ähnelt einem kürzlich beschriebenen System, das Informationen in drei oder mehr Zuständen speichern kann. Dabei werden Mikrowellenphotonen in einen Resonator eingebracht, um einen Quantenoszillator mit mehreren Modi zu schaffen, der Informationen in diesen Modi speichert.

Ein entscheidender Aspekt dieses Systems ist die Verwendung eines Transmon-Qubits, das physisch mit dem Resonator verbunden ist, um den Zustand des Systems zu überwachen. Vor über einem Jahr zeigte Nord Quantique, dass dieses Setup den häufigsten Fehler in diesen Geräten identifizieren kann, nämlich den Verlust eines Photons. Laut Julien Camirand Lemyre, CTO von Nord Quantique, bietet die Redundanz im System die Möglichkeit, mehrere Mikrowellenphotonen in jedem dieser Hohlräume zu speichern.

In der neuesten Iteration der Hardware wurden zwei Frequenzen verwendet, die jeweils ihren eigenen Quantenresonator im selben Hohlraum schaffen. Diese zusätzliche Quanteninformation ermöglicht es, komplexere Fehler als den Verlust eines Photons zu identifizieren. Das Unternehmen führte zwei Experimente mit dieser neuen Hardware durch. Zunächst wurden mehrere Runden der Fehlererkennung auf Daten durchgeführt, die im logischen Qubit gespeichert waren, um seine Fähigkeit zu testen, als Quanten-Speicher zu fungieren.

Ohne Fehlerkorrektur zerfiel das System schnell, mit einer Fehlerwahrscheinlichkeit von etwa 12 Prozent pro Messrunde. Beim zweiten Durchlauf wurden alle Instanzen verworfen, bei denen ein Fehler auftrat. Dies bedeutete, dass die Ergebnisse lange vor dem Erreichen von zwei Dutzend Messrunden verworfen wurden. In den späteren Phasen befanden sich jedoch keine der verbleibenden Instanzen in einem fehlerhaften Zustand, was darauf hindeutet, dass eine erfolgreiche Korrektur der Fehler möglich wäre.

Obwohl andere Unternehmen bereits Experimente durchgeführt haben, bei denen Fehler erkannt und korrigiert wurden, ist Nord Quantique mit seinem Ansatz, ein logisches Qubit in einem einzigen Hardwarestück zu integrieren, einzigartig. Dies könnte letztendlich dazu beitragen, die Herausforderungen zu überwinden, die mit der Koordination großer Mengen von Qubits verbunden sind.

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