Forscher sagen, dass Quantencomputer theoretisch bis 2030 einsatzbereit sein könnten

Forscher am California Institute of Technology theorieren, dass ein funktionierender Quantencomputer möglicherweise weit weniger Qubits benötigt als bisher angenommen, was es möglich macht, dass der erste Quantencomputer noch vor Ende des Jahrzehnts eingesetzt werden könnte. 

Caltech-Forscher, die mit einem Caltech-assoziierten Start-up, Oratomic, zusammenarbeiten, erklärten, dass durch die Reduzierung der Fehler, die „die heutigen rudimentären Quantencomputer plagen“, ein funktionierender Quantencomputer mit nur 10.000 bis 20.000 Qubits gebaut werden könnte. 

Bislang ging man davon aus, dass Millionen von Qubits notwendig wären, damit ein Quantencomputer ordnungsgemäß funktioniert, so Caltech. Ein Qubit ist die Grundeinheit eines Quantencomputers und entspricht einem Bit in einem klassischen Computer, um Informationen binär zu kodieren.

„Der Bedarf an weniger Qubits bedeutet, dass Quantencomputer theoretisch bis Ende des Jahrzehnts einsatzbereit sein könnten“, sagte Caltech. 

Atome mit optischen Pinzetten bewegen

Die theoretische Innovation ist eine vorgeschlagene Fehlerkorrektur-Architektur, die „neutral-atomare Systeme“ nutzt, bei denen Atome physisch bewegt und über große Entfernungen mit Lasern, den sogenannten „optischen Pinzetten“, verbunden werden können. 

„Wir entwickeln neue Architekturen für neutral-atomare Quantenprozessoren, die die Ressourcenschätzungen für fehlertolerantes Quantencomputing dramatisch reduzieren“, sagte der Caltech-Theoretiker John Preskill am Dienstag und ergänzte: 

„Dieser Fortschritt stimmt mich optimistisch, dass breit einsetzbares Quantencomputing bald Realität wird.“ 

Manuel Endres, Professor für Physik am Caltech, der kürzlich das größte jemals zusammengestellte Qubit-Array geschaffen hat, sagte: 

„Im Gegensatz zu anderen Quantencomputing-Plattformen können neutral-atomare Qubits direkt über große Entfernungen verbunden werden. Optische Pinzetten können ein Atom ans andere Ende des Arrays bewegen und es direkt mit einem anderen Atom verschränken.“

Die neue Technologie ermöglicht es jedem logischen Qubit, mit nur fünf physischen Qubits kodiert zu werden, anstatt etwa tausend, wie es konventionelle Methoden erfordern, erklärte Caltech.

„Es ist tatsächlich sehr überraschend, wie gut das funktioniert. Wir nennen das ultra-effiziente Fehlerkorrektur“, sagte Endres. 

Layout und Kompilationsverfahren für die logische Architektur des Quantencomputings. Quelle: Caltech

Quantengrenzen näher als sie erscheinen

Oratomic erklärte, dass sie in enger Zusammenarbeit mit der Advanced Quantum Computing Mission von Caltech arbeiten werden, verbunden mit laufender Forschung zur Verarbeitung von Quanteninformationen und dem Ziel, den weltweit ersten nutzbaren fehlertoleranten Quantencomputer zu bauen.

Die Forschung erscheint nur einen Tag nachdem Google ein Papier veröffentlicht hat, in dem behauptet wird, Quantencomputer könnten möglicherweise die Kryptografie von Bitcoin in neun Minuten brechen und dafür deutlich weniger Rechenleistung benötigen als ursprünglich gedacht.  

Inzwischen forderte Google in seinem Papier diese Woche Kryptodeveloper auf, Blockchains jetzt bereits auf post-quantum cryptography, oder PQC, umzustellen, anstatt zu warten, bis echte Bedrohungen auftreten.

Letzte Woche setzte der Internetgigant eine Timeline für seine PQC-Migration bis 2029 und warnte, dass „Quantengrenzen“ näher sein könnten, als sie erscheinen.