Erster kommerzieller, fehlerkorrigierter Quantencomputer 2024, 100 Qubits bis 2026

Der Anbieter von Neutralatom-Quantencomputern QuEra Computing will noch in diesem Jahr den ersten kommerziellen, fehlerkorrigierten Quantencomputer auf den Markt bringen und plant für 2026 das erste System mit 100 logischen, fehlerkorrigierten Qubits.

Hintergrund: Die Fehlerkorrektur erhöht nicht nur die Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit von Quantensystemen, sondern ebnet auch den Weg für weitreichende Fortschritte in verschiedensten Bereichen – von der Materialwissenschaft über die Arzneimittelforschung bis hin zu Optimierungsproblemen. Die neuen Produkte bauen auf QuEras Fortschritten im vergangenen Jahr auf, darunter wichtige Forschungsergebnisse, die Einstellung weiterer Wissenschaftler und Ingenieure, eine Serie-A-Finanzierungsrunde sowie die Ausweitung der Verfügbarkeit der cloudbasierten Aquila-Plattform.

Eine Drei-Jahres-Roadmap für die Quantenfehlerkorrektur

Die Roadmap:

• 2024: Markteinführung eines Quantencomputers mit zehn logischen Qubits, einzigartiger transversaler Gatter und über 256 physikalischen Qubits. Transversale Gatter sind für die Quanteninformatik entscheidend, da sie die Ausbreitung von Fehlern über Qubits hinweg verhindern, diese so fehlerresistent machen und den Aufwand für die Ausführung von Quantenalgorithmen verringern. Dieses System bildet die Grundlage für fehlerbereinigtes Quantencomputing. Um die Bewertung und Vorbereitung von Algorithmen für die Ära der Fehlerkorrektur zu unterstützen, wird QuEra in der ersten Hälfte des Jahres 2024 einen cloudbasierten Simulator für logische Qubits veröffentlichen.
• 2025: ein erweitertes Modell mit 30 logischen, fehlerkorrigierten Qubits mit sogenannter Magic State Distillation, unterstützt durch über 3000 physikalische Qubits. Die Magic State Distillation ermöglicht ein breiteres Spektrum von Quantengattern mit höherer Wiedergabetreue zu implementieren. Das erlaubt die Ausführung von Nicht-Clifford-Gattern, was für die universelle Quantenberechnung entscheidend ist.
• 2026: Einführung eines Quantenfehlerkorrektur-Modells der dritten Generation mit 100 logischen Qubits und über 10.000 physikalischen Qubits. Diese Entwicklung ermöglicht komplexe Logikgatter, mit denen zunehmend anspruchsvollere Simulationen durchgeführt werden können.

Die Stufen der Roadmap bauen auf dem kürzlich im Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlichten Durchbruch auf: Eine von Harvard geleitete Gruppe forschte zusammen mit QuEra, MIT, NIST und der University of Maryland und meldete die erfolgreiche Ausführung komplexer Algorithmen auf einem fehlerkorrigierten Quantencomputer mit 48 logischen Qubits.

Die Quantenfehlerkorrektur ist entscheidend, um das volle Potenzial von Quantencomputern auszuschöpfen. Hierbei geht es um die Empfindlichkeit von Quantenzuständen und die Störungsanfälligkeit von Qubits durch ihre Umgebung, welche zu Fehlern bei Quantenberechnungen führen kann. Mit Fehlerkorrekturprotokollen können Quantencomputer über längere Zeiträume korrekte Quanteninformationen aufrechterhalten. 

„Wir freuen uns darauf, alle in den vergangenen Jahren entwickelten Bausteine – Qubit Shuttling, transversale Gatter, High-Fidelity-Zwei-Qubit-Gatter – zu nutzen, um ein weltweit führendes System zu liefern. Dadurch können wir mit globalen Partnern zusammenarbeiten, um so das enorme Potenzial von Quantencomputern zu erforschen und Innovationen in verschiedenen Bereichen voranzutreiben”, sagt Alex Keesling, CEO von QuEra Computing.

Diese Ankündigung folgt auf ein ereignisreiches Jahr 2023 für QuEra, das von bedeutenden Fortschritten geprägt war:

• Serie-A-Finanzierungsrunde im Frühjahr 2023 über 30 Millionen US-Dollar.
• Ausweitung der öffentlichen Verfügbarkeit von zehn auf über 100 Stunden pro Woche von QuEras Flaggschiff, dem 256-Qubit-Aquila-System, das weltweit auf einer renommierten Cloud-Plattform verfügbar ist. Davon profitiert sowohl die Industrie als auch Forschende. Gleichzeitig können Kunden jetzt größere Zeitblöcke für exklusiven Zugriff reservieren. 
• QuEra konnte weitere Spitzenkräfte für sein Team gewinnen und dieses auf über 50 hochqualifizierte Wissenschaftler und Ingenieure erweitern. 
• Wissenschaftler von Harvard, QuEra, MIT und anderen veröffentlichten eine Reihe wegweisender wissenschaftlicher Ergebnisse und konnte so den Status von QuEra als führendes Unternehmen im Bereich der Quanteninformatik weiter festigen. 

„In ein paar Jahren wird die Anzahl der physikalischen Qubits weniger wichtig sein als die Verfügbarkeit von logischen, fehlerkorrigierten Qubits ”, sagt Nate Gemelke, Mitgründer und CTO von QuEra. „Heute machen wir einen wichtigen Schritt in dieser entscheidenden Übergangsphase von Quantenexperimenten hin zu praktischem Nutzen durch Quantencomputing.

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