Eine Wette um Blaubeereis bringt zuverlässige Quantencomputer näher

Eine freundschaftliche Wette um Blaubeereis half Forschern dabei, eine der größten Herausforderungen der Quanteninformatik zu meistern. Wissenschaftler der Rutgers University, von IBM und anderer Einrichtungen haben eine Methode demonstriert, mit der ein Quantensystem Fehler erkennen und korrigieren kann, während die Berechnungen weiterlaufen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern, die Informationen mithilfe von Bits verarbeiten, die auf Null oder Eins gesetzt sind, basieren Quantencomputer auf Qubits. Diese empfindlichen Einheiten können in mehreren Zuständen existieren, was Quantenmaschinen ein bemerkenswertes Rechenpotenzial verleiht. Allerdings können selbst winzige Störungen durch Wärme, elektromagnetische Felder oder Umgebungsrauschen ihre Zustände stören und Berechnungen zunichte machen.

Einhundert Qubits finden ihren Weg zurück zur Ordnung

Das Team testete seinen Ansatz mit dem 156-Qubit-„Heron“-Prozessor von IBM. Die Forscher programmierten eine Kette aus 100 Qubits so, dass sie zwischen konkurrierenden Prozessen wechselte, die Unordnung erzeugten und die Stabilität wiederherstellten.

Der Schlüssel lag im Timing. Wenn das System die Qubits zu selten überprüfte und zurücksetzte, herrschte Chaos. Häufige Überprüfungen führten zu einem bemerkenswerten Ergebnis: Die gesamte Kette ging in einen stabilen, kontrollierten Zustand über. Diese plötzliche Veränderung ähnelt einem Phasenübergang, wie wenn Wasser zu Eis gefriert.

Die Forschung hat zudem einen unerwartet menschlichen Ursprung. Im Jahr 2021 diskutierten die Physiker Jedediah Pixley und Sriram Ganeshan darüber, ob sich ein ungewöhnlicher Quanteneffekt mit Hilfe der konventionellen Physik erklären ließe. Der Verlierer schuldete dem Gewinner Blaubeereis. Pixley verlor die Wette, doch ihre Meinungsverschiedenheit trug dazu bei, die Theorie zu inspirieren, die IBM-Forscher später experimentell überprüften.

Unser Fazit 

Wir glauben, dass diese Forschung einen bedeutenden Schritt in Richtung Quantencomputer darstellt, die in der realen Welt zuverlässig arbeiten können. Stabilere Maschinen könnten Forschern letztendlich dabei helfen, Medikamente zu entwickeln, fortschrittliche Materialien zu entdecken und Probleme zu lösen, die mit heutigen Computern nicht bewältigt werden können. Allerdings sind für praxistaugliches, fehlertolerantes Quantencomputing noch erhebliche Fortschritte erforderlich.

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