Diese M\u00f6glichkeit, Zust\u00e4nde zu \u00fcberlagern oder zu verschr\u00e4nken, er\u00f6ffnen dem Quantenrechnen zus\u00e4tzliche Wege der Berechnung. Das grosse Versprechen von Quantencomputern ist daher, dass sie dereinst bestimmte besonders komplexe Aufgaben effizienter l\u00f6sen als klassische Rechner \u2013 oder dass sie sogar Aufgaben l\u00f6sen, an denen klassische Computer scheitern.<\/p>\n
Der Vorteil: Mehr Schwingungen \u2013 mehr Speicher\u00a0 <\/p>\n
Damit Quantencomputer zuverl\u00e4ssig rechnen und speichern k\u00f6nnen, m\u00fcssen Forschende diese Zust\u00e4nde gezielt steuern und ver\u00e4ndern. Das gelingt, wenn Recheneinheit und Arbeitsspeicher gut miteinander gekoppelt sind.\u00a0\u00a0<\/p>\n
Bei Chu funktioniert das so: Die Resonatoren bewahren die jeweilige Information in einem bestimmten Schwingungszustand auf. Wenn das Qubit eine Information aus dem Quanten-Arbeitsspeicher abruft, bearbeitet und ver\u00e4ndert es diesen Schwingungszustand und speichert ihn danach wieder ab.\u00a0<\/p>\n
Bisher kombinierten viele Quantencomputermodelle elektromagnetische Speicher mit supraleitenden Qubits, da beide \u2013 f\u00fcr sich und im Zusammenspiel \u2013 gut erforscht sind und sich bew\u00e4hrt haben. Mit elektromagnetischen Speichertechnologien lassen sich Quantenzust\u00e4nde sehr pr\u00e4zise auslesen, ver\u00e4ndern und kontrollieren.<\/p>\n
Ihr Nachteil: Sie sind vergleichsweise gross und brauchen viel Platz \u2013 das d\u00fcrfte die Weiterentwicklung der experimentellen Laborger\u00e4te zu marktf\u00e4higen Quantencomputern f\u00fcr Forschung und Industrie erschweren. Hier setzt Chu an.\u00a0<\/p>\n
Mechanische Resonatoren sind demgegen\u00fcber deutlich kleiner und kompakter. Zudem verf\u00fcgen sie \u00fcber eine gr\u00f6ssere Speicherkapazit\u00e4t, weil sie viele unterschiedliche Schwingungsmodi umfassen und damit mehr Information gleichzeitig speichern k\u00f6nnen als elektromagnetische Speicher. Zus\u00e4tzlich halten sie die Quantenzust\u00e4nde l\u00e4nger stabil, ohne dass die Schwingung nachl\u00e4sst und Information verloren geht. Das verl\u00e4ngert die Speicherzeit.<\/p>\n
Neuartige Rechnerarchitektur besteht Stresstest <\/p>\n
In \u00abScience\u00bb hat Chu nun erstmals experimentell gezeigt, dass sich mechanische Resonatoren gut mit supraleitenden Qubits koppeln und kombinieren lassen, um Berechnungen auszuf\u00fchren. Daf\u00fcr liefert sie einen Machbarkeitsnachweis: Schwingende Arbeitsspeicher k\u00f6nnen eine aussichtsreiche Alternative zu elektromagnetischen Ans\u00e4tzen sein.<\/p>\n
Ob sich ihr Ansatz durchsetzt, h\u00e4ngt nun davon ab, wie gut er sich skalieren l\u00e4sst. Das heisst: Chus Quantenchip muss auch gut in gr\u00f6sseren Quantencomputing-Systemen mit erweiterten Rechenm\u00f6glichkeiten zuverl\u00e4ssig funktionieren.<\/p>\n
Daran forscht Chus Team nun weiter. Einen prinzipiellen Nachweis hat das Team bereits in \u00abScience\u00bb erbracht: Ihr Ansatz, Qubits und Resonatoren in eine neue Rechnerarchitektur einzubetten, bew\u00e4ltigt nicht nur einfache Rechenaufgaben, sondern auch anspruchsvollere.\u00a0<\/p>\n
Die Forschungsgruppe hat die Rechenf\u00e4higkeit ihres Ansatzes unter anderem an zwei Schl\u00fcsselproblemen getestet, die zu den wichtigsten Rechenmethoden des Quantenrechnens z\u00e4hlen: der Quanten\u2011Fourier\u2011Transformation und dem Finden von Perioden.\u00a0<\/p>\n
\u00abDie Quanten-Fourier-Transformation ist ein grundlegendes Rechenverfahren, das f\u00fcr viele Quantenalgorithmen ben\u00f6tigt wird. Der von uns implementierte Algorithmus zur Periodenbestimmung zeigt, wie sich dieses Verfahren einsetzen l\u00e4sst\u00bb, erkl\u00e4rt Igor Kladaric, Doktorand in Chus Team und Mitautor der Publikation.<\/p>\n
Beide Methoden erfordern ein Quantenrechnersystem, das viele Quantenzust\u00e4nde gleichzeitig pr\u00e4zise steuern, speichern und zuverl\u00e4ssig miteinander verkn\u00fcpfen kann. Gelingt das, gilt ein Quantencomputer als grunds\u00e4tzlich rechenf\u00e4hig \u2013 und genau das schafft Chus Ansatz.<\/p>\n
Grundlage f\u00fcr leistungsstarken Quantencomputer\u00a0 <\/p>\n
Chus Quantencomputing\u2011System beherrscht alle grundlegenden Rechenschritte, die es braucht, um prinzipiell jede beliebige Quantenberechnung ausf\u00fchren zu k\u00f6nnen.\u00a0<\/p>\n
Damit zeigt das Team, dass sich sein Ansatz grunds\u00e4tzlich als allgemein einsetzbarer und programmierbarer Quantenrechner eignet.<\/p>\n
Noch ist der Weg weit zu einem ausreichend leistungsf\u00e4higen und zuverl\u00e4ssigen Quantencomputer, der sich in Forschung und Wirtschaft einsetzen l\u00e4sst. Doch Chus Ansatz weist in eine vielversprechende Richtung auf diesem Weg.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Diese M\u00f6glichkeit, Zust\u00e4nde zu \u00fcberlagern oder zu verschr\u00e4nken, er\u00f6ffnen dem Quantenrechnen zus\u00e4tzliche Wege der Berechnung. Das grosse Versprechen…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":201523,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_share_on_mastodon":"0"},"categories":[25],"tags":[7989,16451,494,34752,45,104],"class_list":["post-201522","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-zuerich","tag-d-phys","tag-informations-und-computertechnologie","tag-international","tag-quantenwissenschaften","tag-schweiz","tag-zuerich"],"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@ch_de\/116888507704171721","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/201522","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=201522"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/201522\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/201523"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=201522"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=201522"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=201522"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}