Einer der schwierigsten Kompromisse des Quantencomputings könnte sich langsam abschwächen
Unternehmen im Bereich Quantencomputing standen lange vor einer grundlegenden Entscheidung. Die eine Fraktion baut Qubits in elektronischen Systemen, die sich mit Chipfertigungstechniken herstellen lassen, was Skalierbarkeit und Wiederholbarkeit verspricht. Die andere setzt auf Atome oder Photonen, die schwieriger zu handhaben sind, aber mehr Flexibilität bieten, einschließlich der Möglichkeit, Qubits zu bewegen und auf anpassungsfähigere Weise zu verbinden.
Die in dieser Woche hervorgehobene Forschung deutet auf einen möglichen Mittelweg hin. Den Berichten zufolge zeigten Wissenschaftler, dass in Quantenpunkten gespeicherte Spin-Qubits von einem Quantenpunkt zu einem anderen bewegt werden können, ohne die Quanteninformation zu verlieren, die sie tragen. Wenn sich diese Fähigkeit weiterentwickeln lässt, könnte sie ein wertvolles Merkmal atom- und ionenbasierter Systeme auf eine Plattform bringen, die bereits wegen ihrer Halbleiter-ähnlichen Fertigung attraktiv ist.
Darum ist das Ergebnis wichtig. Quantencomputing ist nicht nur ein Rennen darum, einzelne bessere Qubits zu erzeugen. Es ist ein Rennen darum, viele brauchbare Qubits zu Systemen zusammenzufügen, die Fehlerkorrektur und schließlich praktische Berechnungen unterstützen können. Konnektivität ist dabei zentral, und feste Verdrahtung war eine der großen Beschränkungen elektronischer Qubit-Plattformen.
Warum Bewegung in der Quantenhardware wichtig ist
In atom- und ionenbasierten Architekturen können Qubits oft mit hoher Flexibilität neu positioniert oder auf andere Weise verbunden werden. Das bedeutet, dass ein Qubit bei Bedarf mit vielen anderen verschränkt werden kann, was bei der Umsetzung von Fehlerkorrekturschemata nützlich ist. Im Gegensatz dazu sind in herkömmlichen elektronischen Geräten eingebaute Qubits in der Regel durch die Geometrie und Verdrahtung gebunden, die während der Herstellung festgelegt wurden. Ihre Verbindungen sind weitgehend vorbestimmt.
Diese Starrheit erzeugt einen Engpass. Verschiedene Fehlerkorrekturverfahren profitieren von unterschiedlichen Interaktionsmustern, und ein System, dessen Konnektivität von Anfang an festgelegt ist, kann weniger anpassungsfähig sein. Die Fähigkeit, Qubits zwischen Orten zu bewegen, könnte das ändern, indem sie dynamischere Interaktionsmuster innerhalb eines Chips ermöglicht.
Die berichtete Arbeit konzentriert sich auf Quantenpunkte, winzige Strukturen, die Elektronen in extrem kleinen Räumen einschließen. In diesen Systemen kann ein Qubit im Spin eines einzelnen Elektrons kodiert werden, der einen Aufwärtszustand, einen Abwärtszustand oder eine Superposition beider einnehmen kann. Da sich Quantenpunkte mit Chipfertigungsprozessen integrieren und dicht packen lassen, sind sie für die Produktion in großem Maßstab attraktiv.
