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Physik: Quantencomputer nimmt Temperaturhürde

Bisher funktionieren viele Quantenchips nur ganz knapp oberhalb des Temperaturnullpunkts. Nun rückt diese Barriere ein Stück nach oben.
Elektronen-QubitsLaden...

Wer einen Quantencomputer betreiben will, muss diesen extrem gut vom Rest der Welt abschirmen: Selbst kleinste Vibrationen oder Kollisionen mit Luftmolekülen zerstören die fragile Verbindung zwischen den Qubit-Recheneinheiten, der Quantenrechner ihre Überlegenheit bei manchen Aufgaben verdanken. Erste Prototypen wie der Sycamore-Quantencomputer von Google stecken daher in Vakuumkammern und riesigen Kühlaggregaten, welche die Hardware auf minus 273,05 Grad abkühlen. Sie operieren damit gerade mal 0,1 Grad oberhalb des absoluten Temperaturnullpunkts.

Zwei Forscherteams haben jetzt Quantenchips bei einer 10- bis 15-fach höheren Temperatur zum Laufen gebracht. Damit benötigen sie immer noch extrem frostige minus 271 bis 272 Grad. Aber nun könne man die Kühlaggregate stark verkleinern, berichten die Gruppen in »Nature«. Den Forschern zufolge ist die Kühltechnik bislang eine der großen Hürden beim Bau leistungsfähigerer Quantencomputern, was jedoch fast nie öffentlich thematisiert werde.

Die Gruppen um Andrew Dzurak von University of New South Wales und um Menno Veldhorst von der Delft University of Technology haben für ihre Versuche einen Ansatz genutzt, der bislang eher zu den Underdogs im Rennen um die beste Quantenhardware zählt. Statt supraleitender Schaltkreise (Google) oder mit Magnetfeldern eingesperrter Atomrümpfe (IBM) nutzen die Forscher die Spins von Elektronen als Basis ihres Quantencomputers.

Das hat den Vorteil, dass man die Chips aus Silizium fertigen kann. Sie könnten sich daher künftig vergleichsweise leicht mit gewöhnlicher Computerhardware kombinieren lassen. Bisher können Wissenschaftler jedoch nur wenige derart aufgebaute Qubits zusammenschalten. So auch in den aktuellen Studie, in der die Gruppen jeweils nur zwei Silizium-Qubits zusammengeschaltet haben. Ob die niedrigeren Anforderungen an die Kühlung der Technik nun zum Durchbruch verhelfen, ist offen.

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