Forscher machen Quantencomputer immun gegen Fehler

Zürich – Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich haben eine neue Methode vorgestellt, mit der Quantencomputer immun gegen Fehler gemacht werden können. Dabei werden Informationen in Schwingungszuständen eines Oszillators gespeichert.

Quantencomputer sollen heutige Rechner in Leistungsfähigkeit und Geschwindigkeit übertreffen. Wer aber einen Quantencomputer bauen will, muss mit Fehlern rechnen, wie die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) in einer Mitteilung schreibt. Die sogenannten Quanten-Bits oder Qubits, die gleichzeitig die logischen Zustände 0 und 1 annehmen können und dadurch schnellere Rechnungen ermöglichen, seien nämlich „äusserst störanfällig“.

Abhilfe für diese Fehleranfälligkeit kann laut der ETH eine Quanten-Fehlerkorrektur schaffen. Dabei ist jedes Qubit redundant, also in mehrfacher Ausführung vorhanden. So können Fehler nachgewiesen und später berichtigt werden, ohne den fragilen Qubit-Quantenzustand selbst zu stören. Dies wäre laut der ETH technisch sehr aufwendig.

Es gibt aber auch einen Alternativvorschlag, bei dem die Information nicht in mehreren redundanten Qubits gespeichert wird, sondern in den vielen Schwingungszuständen eines einzigen quantenphysikalischen harmonischen Oszillators. Forscher der ETH haben nun ein solches, in einem Oszillator kodiertes Qubit realisiert. Im ETH-Experiment werden Kalziumionen so zum Schwingen angeregt, dass ihre Wellenfunktionen wie die Zähne eines Kamms aussehen. So kann die Messunsicherheit auf viele dieser Zähne aufgeteilt werde, was im Prinzip eine präzise Fehlerdetektion ermöglicht, erklärt die ETH. In einem nächsten Schritt wollen die Forscher auch eine Fehlerbestimmung und eine Fehlerkorrektur möglich machen. ssp