Das Rennen um den ersten kommerziell nutzbaren Quantencomputer wird enger – und damit auch immer spannender. Nachdem zuletzt die Tech-Konzerne Google und IBM sowie das Start-up QuEra von Meilensteinen und Durchbrüchen berichteten, hat nun auch Microsoft gemeinsam mit dem Unternehmen Quantinuum nach eigenen Angaben einen sprunghaften Fortschritt erzielt. Man habe mit einer neuen Methode der Fehlerkorrektur die Zuverlässigkeit der Quantenberechnungen erheblich gesteigert, heißt es in einem Blogbeitrag. »Wir konnten mehr als 14 000 einzelne Experimente ohne einen einzigen Fehler auf unserem Quantenchip durchführen.« Die Ergebnisse sind bislang noch nicht in einem Fachjournal publiziert und wurden entsprechend noch nicht unabhängig begutachtet.

Qubits sind die Recheneinheiten eines Quantencomputers und das quantenmechanische Pendant zu klassischen Bits. Da Qubits jedoch hochsensibel auf äußere Einflüsse reagieren und während der Berechnungen oft ungewollt ihren Zustand ändern, produzieren sie immer wieder falsche Ergebnisse. Dies zu bemerken und zu korrigieren, ohne dass der fragile Quantenzustand zerstört wird, ist Aufgabe der Fehlerkorrekturverfahren. Dabei wird die gespeicherte Information von einem Qubit auf ein verschränktes System von mehreren weiteren Qubits übertragen. Ein so genanntes logisches Qubit, das die tatsächlichen Rechenoperationen durchführt, besteht dann aus mehreren zu Grunde liegenden, »physischen« Qubits.

Die schiere Anzahl der verbauten physischen Qubits ist entsprechend längst keine entscheidende Kennzahl mehr. Mittlerweile sprechen Fachleute übereinstimmend davon, dass Quantencomputer ihren Leistungsvorteil gegenüber klassischen Rechnern ab einer Schwelle von rund 100 logischen Qubits zeigen werden – wofür je nach Fehlerkorrekturverfahren einige hunderttausend physische Qubits nötig sind. Die Forschungsteams von Microsoft und Quantinuum konnten nun erstmals vier logische Qubits durch insgesamt 30 physische Qubits erzeugen. »Wir haben die logische Fehlerrate um das 800-Fache im Vergleich zur Fehlerrate der entsprechenden physischen Qubits verbessert und damit die bisher zuverlässigsten logischen Qubits geschaffen«, sagte Dennis Tom, General Manager von Microsoft Azure Quantum.

Offen ist nach wie vor, auf welcher Technologie die Qubits von künftigen leistungsstarken Quantencomputern am Ende beruhen werden. Während Google und IBM winzige supraleitende Schaltkreise als Qubits verwenden, in denen elektrische Ladungen mal in die eine und mal in die andere Richtung schwingen, setzt das Team von QuEra auf angeregte Zustände in Rubidium-Atomen. Quantinuum wiederum realisiert Qubits in Form so genannter Ionenfallen. Dabei werden Ionen, also elektrisch geladene Atome oder Moleküle, mittels elektrischer und magnetischer Felder festgehalten und mit Lasern manipuliert. »Aufbauend auf der außergewöhnlichen Leistung unserer aktuellen Systeme werden wir unsere Innovationen fortsetzen, um das universelle, fehlertolerante Quantencomputing schneller als bisher denkbar Realität werden zu lassen«, lässt sich Rajeeb Hazra, CEO von Quantinuum, in einer Pressemitteilung seines Unternehmens zitieren.