Rydberg-Ionen erreichen 97% Fidelity mit schnellen Dreiqubit-Toren für die Quantencomputing
Ariane Rosenow
Rydberg-Ionen erreichen 97% Fidelity mit schnellen Dreiqubit-Toren für die Quantencomputing
Rydberg-Ionen erreichen 97-prozentige Genauigkeit mit schnellen Drei-Qubit-Gattern für Quantencomputer
Cashback bei deinen
Lieblingsrestaurants und Services
Kaufe Gutscheine und spare in deinen Lieblingsorten in deiner Nähe
Zusammenfassung Wissenschaftler haben eine neue Art von Quantencomputergatter entwickelt, das angeregte Ionen nutzt und eine Genauigkeit von über 97 Prozent erreicht – bei deutlich höherer Geschwindigkeit als bestehende Methoden. Damit ebnet es den Weg für leistungsfähigere und zuverlässigere Quantencomputer, die Fehler während Berechnungen korrigieren können.
Veröffentlichungsdatum 22. Dezember 2025, 11:25 Uhr MEZ
Schlagwörter Forschung, Technologie, Innovation, Informatik, Finanzen, Wearables, Daten- und Cloud-Computing, Kultur & Reisen
Artikeltext Ein Forscherteam hat ein schnelleres und präziseres Quantencomputergatter auf Basis gefangener Ionen in hochenergetischen Rydberg-Zuständen entwickelt. Der in der Fachzeitschrift Physical Review Letters am 19. September 2024 veröffentlichte Durchbruch erreicht eine Genauigkeit von über 97 Prozent bei einer Betriebsdauer von nur zwei Mikrosekunden. Zudem führt die Arbeit eine neue Methode für fehlertolerante Quantenfehlerkorrektur ein – ein entscheidender Schritt hin zu skalierbaren Quantensystemen.
Die Studie wurde von Toshiki Chida, Tom Machida und Kollegen von Einrichtungen wie der Universität Tokio und dem RIKEN-Forschungsinstitut geleitet. Ihr Ansatz kombiniert mikrowellenmodulierte Rydberg-Ionen mit einem Einpuls-Protokoll und übertrifft damit deutlich die Leistung bestehender Techniken.
Das Team entwarf ein natives kontrolliertes-kontrolliertes-Z-Gatter (CCZ-Gatter), das drei Qubits gleichzeitig über die angeregten Rydberg-Zustände der gefangenen Ionen steuert. Im Gegensatz zu langsameren herkömmlichen Gattern führt diese Methode Operationen in nur zwei Mikrosekunden aus, ohne dabei an Genauigkeit einzubüßen. Simulationen bestätigten ihre Zuverlässigkeit – selbst bei der Anwendung auf einen Neun-Qubit-Bacon-Shor-Fehlerkorrekturcode in einer linearen Ionenkette.
Um die Beschränkungen linearer Vernetzung zu überwinden, setzten die Forscher fehlertolerante SWAP-Gatter ein. Diese ermöglichten es, Qubits innerhalb der Ionenfalle umzuordnen, sodass der vollständige Fehlerkorrekturkreislauf ohne präzise Messungen funktionierte. Der Bacon-Shor-Code wurde wegen seiner Robustheit gewählt, und die messfreie Implementierung reduzierte Fehler, die typischerweise durch komplexe Ausleseprozesse entstehen. Zwar arbeitet das aktuelle System mit einer eindimensionalen Kette, doch betonen die Autoren, dass eine weitere Skalierung fortschrittlichere Ionenanordnungen erfordert. Als nächsten Schritt schlagen sie zwei- und dreidimensionale Layouts für größere, praxistauglichere Quantencomputer vor.
Das neue Rydberg-basierte Gatter erreicht nicht nur 97 Prozent Genauigkeit, sondern arbeitet auch deutlich schneller als bisherige Methoden. Sein Erfolg in Simulationen und realen Hardwaretests zeigt einen vielversprechenden Weg zur Verbesserung der Quantenfehlerkorrektur auf. Künftige Arbeiten werden sich auf die Erweiterung des Systems in Größe und Vernetzung konzentrieren, um komplexere Berechnungen zu ermöglichen.
