Bisher kleinster Quantencomputer
Bis zu 50 Qubits realisierbar
Quantencomputer waren bislang Einzelanfertigungen, die Forschungslabore füllten. Nun haben Physiker der Universität Innsbruck den Prototyp eines industriellen Ionenfallen-Quantencomputers gebaut. Er findet Platz in zwei 19 Zoll-Serverracks, wie sie in Rechenzentren weltweit verwendet werden. Das kompakte, autark betriebene Gerät zeigt, wie diese Technologie schon bald breit zugänglich sein könnte.
An der Universität Innsbruck wurden in den vergangenen drei Jahrzehnten wesentliche Grundlagen für den Bau von Quantencomputern erforscht und entwickelt. Im Rahmen des EU-Flagships Quantentechnologien haben Forscher des Instituts für Experimentalphysik in Innsbruck nun einen Demonstrator für einen kompakten Ionenfallen-Quantencomputer gebaut. «Unsere Quantencomputer-Experimente füllen üblicherweise ein 30 bis 50 Quadratmeter grosses Labor», erzählt Thomas Monz von der Universität Innsbruck. «Uns ging es nun darum, die hier entwickelten Technologien auf kleinstmöglichem Raum unterzubringen und gleichzeitig die in der Industrie üblichen Normen und Standards zu erfüllen.» Das neue Gerät soll zeigen, dass Quantencomputer schon bald für den Einsatz in Rechenzentren bereit sind. «Wir konnten zeigen, dass Kompaktheit nicht auf Kosten von Funktionsfähigkeit gehen muss», ergänzt Christian Marciniak aus dem Innsbrucker Team.
Bis zu 50 Qubits
Der neue Quantencomputer kann autark betrieben und soll bald auch online programmierbar sein. Eine besondere Herausforderung für die Wissenschaftler war es, die Stabilität des Quantencomputers sicherzustellen. Quantenexperimente sind sehr empfindlich und werden im Labor mit Hilfe aufwendiger Massnahmen vor äusseren Störungen geschützt. Erstaunlicherweise ist es den Innsbrucker Forscher gelungen, diesen Qualitätsstandard auch auf das kompakte Gerät umzulegen und damit einen sicheren und unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten.
Neben der Stabilität entscheidend für den industriellen Einsatz eines Quantencomputers ist die Anzahl der verfügbaren Qubits. So hat die deutsche Regierung in ihrer jüngsten Investitionsoffensive das Ziel formuliert, zunächst Demonstrations-Quantencomputer zu bauen, die über 24 voll funktionsfähige Qubits verfügen. Dieses Ziel haben die Innsbrucker Quantenphysiker bereits erreicht. Sie konnten mit dem Demonstrator bis zu 24 Ionen individuell kontrollieren und erfolgreich miteinander verschränken. «Bis im kommenden Jahr wollen wir das Gerät mit bis zu 50 individuell ansteuerbaren Qubits ausstatten», blickt Thomas Monz bereits in die Zukunft.
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