Quantencomputer sind äußerst empfindlich gegenüber Fehlern, die durch Umwelteinflüsse verursacht werden. Elektrisches Rauschen, kosmische Strahlung und Überhitzung können während der Informationsverarbeitung Fehler verursachen. Während es in klassischen Computern Methoden gibt, mit denen sich Fehler schnell erkennen und beheben lassen, sind Qubits, die grundlegenden Einheiten von Quantencomputern, wesentlich fragiler. Wenn sich Fehler anhäufen, ohne korrigiert zu werden, kann die Berechnung scheitern.
Die Forscher Lei Du und Tangyou Huang von der Chalmers University of Technology in Schweden haben eine Methode entwickelt, mit der sich fortgeschrittene Quantenoperationen mehr als tausendmal schneller als zuvor durchführen lassen. Der in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlichten theoretischen Studie zufolge könnte die Methode zur Entwicklung zuverlässigerer und künftig fehlertoleranter Quantencomputer beitragen.
Statt Informationen in einzelnen Qubits zu speichern, nutzten die Forscher den Ansatz der bosonic quantum codes, bei dem Informationen in Mikrowellenfeldern supraleitender Schaltkreise codiert werden. Diese Codes können Berichten zufolge einen stärkeren Schutz gegen bestimmte Fehlertypen bieten. Die Erzeugung und Kontrolle der gewünschten Quantenzustände in diesen Systemen erforderte traditionell jedoch Tausende wiederholter Ansteuerungszyklen. Jeder zusätzliche Zyklus bot den äußeren Einflüssen eine neue Gelegenheit, die Berechnung zu stören.
Die Methode des Chalmers-Teams zielt darauf ab, eine große Bandbreite von Operationen an bosonic-Zuständen innerhalb eines einzigen driving cycle statt in Tausenden von Zyklen durchzuführen. Der Ansatz basiert auf universellen Quantengattern namens Quantum lattice gates, die dasselbe Forschungsteam entwickelt hat. Diese Gatter funktionieren wie Abkürzungen, die es ermöglichen, Operationen in einem einzigen Zyklus statt in langen Steuerungssequenzen abzuschließen. Die Beschleunigung und Vereinfachung der Operationen könnte das Risiko einer Beeinträchtigung von Quanteninformationen verringern.
Die Technik wurde für supraleitende Quantencomputer entwickelt, die bei groß angelegten Quantencomputern als besonders vielversprechend gelten. Chalmers University of Technology entwickelt mit dieser Technologie einen 100-Qubit-Quantencomputer. Die Forschenden berichteten, dass die Methode auf bestehenden Plattformen für supraleitende Quantenschaltungen eingesetzt werden kann und mögliche experimentelle Anwendungen mit ihren Kolleginnen und Kollegen an Chalmers besprochen haben.
Die Autoren der Studie mit dem Titel „Single-Period Floquet Control of Bosonic Codes with Quantum Lattice Gates“ sind Tangyou Huang, Lei Du und Lingzhen Guo. Die Forschenden sind Chalmers University of Technology in Schweden und Tianjin University in China zugeordnet. Die Studie wurde von NSFC, WACQT und Knut and Alice Wallenberg Foundation finanziert.
Warum das wichtig ist
Die Bedeutung der Studie liegt darin, dass sie sich bei der Quantenfehlerkorrektur nicht nur auf die Robustheit der Codes konzentriert, sondern auch darauf, mit wie wenigen Steuerschritten diese Codes betrieben werden können. Kürzere Steuerungsprozesse bieten einen Ansatz, der während der Berechnung weniger Möglichkeiten für störende Auswirkungen von Umwelteinflüssen lassen könnte. Daher hat der Vorschlag insbesondere für Forschungsteams, die an supraleitenden Schaltungen arbeiten und die Entwicklung skalierbarer Quantencomputer anstreben, eine direkte technische Relevanz. Die Ergebnisse sind zum jetzigen Zeitpunkt jedoch auf eine theoretische Methode beschränkt; ob die Methode experimentell in bestehenden Schaltungen umgesetzt werden kann und in welchem Umfang sie zu einem fehlertoleranten Betrieb beitragen wird, ist noch offen. Dass die Forschenden von Chalmers mögliche experimentelle Anwendungen besprochen haben, zeigt, dass diese Fragen die nächste Bewertungsphase der Studie bilden.
Hintergrund
Scientists ist im FikirPilot-Archiv kein neuer Name: In den vergangenen 90 Tagen haben wir eine Nachricht veröffentlicht, in der dieser Name vorkam; jener Artikel datiert vom 12. September 2026.
Begriff: Quantencomputer
Ein Quantencomputer verarbeitet Informationen mit Einheiten, die sie neben 0 und 1 auch in Zwischenzuständen tragen können; heutige Maschinen werden für begrenzte und experimentelle Probleme eingesetzt.