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Quantencomputer: Physiker der Uni Innsbruck wollen Google, IBM und Intel übertrumpfen

Im Rennen um die beste Hardware für künftige Quantencomputer wollen österreichische Physiker Google, IBM und Intel mit Ionenfallen übertrumpfen.

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Labor der Innsbrucker Quantenforscher

(Bild: M.R. Knabl/ IQoQI Innsbruck)

Im Rahmen des EU-Flagship-Programms Aqtion zur Quantentechnologie, wollen österreichische Physiker um Thomas Monz von der Universität Innsbruck den Quantencomputer-Platzhirschen IBM und Google die Stirn bieten.

Die Innsbrucker Forscher reklamieren für sich, Quantensysteme weitaus genauer kontrollieren zu können als die Konkurrenz – weil sie auf eine andere Technologie setzen. Während die großen Player für ihre Hardware supraleitende Schleifen nutzen, verwenden Monz und seine Kollegen für ihre universellen Quantencomputer Kalzium-Ionen, die sie in einer elektromagnetischen Falle speichern.

TR 3/2019

Technology Review März 2019

Dieser Beitrag stammt aus Ausgabe 3/2019 der Technology Review. Das Heft ist ab 21.02.2019 im Handel sowie direkt im heise shop erhältlich. Highlights aus dem Heft:

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Denn zur Zeit existierende Quantenchips auf der Basis supraleitender Schleifen weisen Gatter- und Auslesefehler von um die 20 Prozent auf. Der Gatterfehler ist ein Maß dafür, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine Operation – also ein Rechenschritt – auf einem Qubit misslingt, und der Auslesefehler verrät, wie verlässlich man das Rechenergebnis schließlich abrufen kann. Da sich die Gatterfehler summieren, begrenzen sie die Länge des Algorithmus, der auf solch einem Quantenrechner laufen kann.

Die vergleichbare Fehlerrate von Gattern typischer Ionenfallen-Systeme liegt bei unter drei Prozent; Auslesefehler bei weit unter einem Prozent. Das sei auch nicht weiter verwunderlich, erklären die Forscher. Denn bei supraleitenden Systemen müsste man „aus einem Stück Festkörper ein Quantensystem machen“. „Es geht nicht darum, was in irgendwelchen Pressemitteilungen steht“, sagt Monz „Die kann jeder schreiben. Es geht darum, was wissenschaftlich veröffentlicht ist.“

Seine wissenschaftlichen Veröffentlichungen und die seiner Kollegen beweisen, dass die Physiker die Kontrolle über 20 Qubits haben. „Wenn Google, IBM und Co. wirklich so viel besser wären, dann würden sie sich sicherlich nicht von einer kleinen Universität in Österreich die Butter vom Brot nehmen lassen“, sagt Monz.

In den kommenden Jahren wollen die Forscher - unter anderem in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut - ein Lasersystem entwickeln, mit dem sie bis zu 50 Ionen - also 50 Qubits - gezielt ansprechen können. Um einen Quantencomputer zu bauen, auf dem praxisrelevante Anwendungen laufen, muss es dem Team jedoch gelingen, die Zahl der Ionen und damit der Qubits in ihrem Rechner massiv zu erhöhen – auf einige Hundert oder gar einige Tausend. Ein Teil der Arbeitsgruppe arbeitet daher an miniaturisierten Ionenfallen und Brücken, um einzelne Fallen miteinander zu verbinden. Außerdem müssen die Forscher effiziente Verfahren für die Fehlerkorrektur entwickeln.

Mehr zum Thema in der neuen März-Augabe von Technology Review (im gut sortierten Zeitschriftenhandel und im heise shop erhältlich).

(wst)