Rekord für genaueste Quantenoperation aufgestellt

Forscher der Universität Oxford haben bei einem Benchmark-Test das bisher beste Ergebnis erzielt, wenn es darum geht, ein einzelnes Qubit (Quantenbit) präzise zu kontrollieren. Ein Qubit stellt die kleinste Informationseinheit in einem Quantencomputer dar und entspricht dem Bit in einem klassischen Computer.

➤ Mehr lesen: Wie funktioniert ein Quantencomputer?

Den britischen Physikern gelang es, die Fehlerrate auf nur 0,000015 Prozent zu senken – das entspricht einem einzigen Fehler bei 6,7 Millionen durchgeführten Operationen. Damit übertrafen sie deutlich den bisherigen Rekord aus dem Jahr 2014, der ebenfalls in Oxford aufgestellt worden war und bei dem die Fehlerrate noch bei 0,1 Prozent lag.

„Ein entscheidender Schritt" 

„Soweit wir wissen, handelt es sich um die weltweit präziseste Qubit-Operation“, erklärte der Forscher David Lucas gegenüber Phys.org. „Das ist ein entscheidender Schritt in Richtung praxistauglicher Quantencomputer, die reale Probleme lösen können.“

In ihrer Studie, die sie in Physical Review Letters veröffentlichten, nutzten die Forscher ein einzelnes, gefangenes Kalziumion als Qubit. Diese Teilchen gelten als besonders robust und eignen sich deshalb gut zur Speicherung von Quanteninformationen.

Anstatt – wie in vielen vergleichbaren Experimenten – Laser zur Kontrolle der Qubits einzusetzen, entschieden sich die Wissenschaftler für elektronische Mikrowellen-Signale. Diese Methode bietet mehr Stabilität, senkt die Kosten und lässt sich zudem besser in bestimmte Quantencomputer-Chips integrieren.

Experiment bei Raumtemperatur

Besonders bemerkenswert: Die Forscher führten das Experiment bei Raumtemperatur und ohne magnetische Abschirmung durch. Damit rückten sie den realen Betriebsbedingungen von Quantencomputern ein Stück näher.

Die Reduzierung der Fehlerquote zählt zu den größten Herausforderungen in der Weiterentwicklung von Quantencomputern. Treten zu viele Fehler auf, werden die Berechnungen unbrauchbar. Eine geringere Fehlerrate ermöglicht nicht nur kleinere und günstigere Quantencomputer, sondern unterstützt auch die Entwicklung neuer Quantentechnologien wie hochpräziser Uhren oder Quantensensoren.

➤ Mehr lesen: Der Mythos vom Quantencomputer

Auch wenn dieser Durchbruch einen wichtigen Fortschritt darstellt, müssen die Forscher noch viele Herausforderungen überwinden, bevor sie leistungsstarke, kompakte und kostengünstige Quantencomputer realisieren können. Doch mit diesem erfolgreichen Experiment haben sie einen weiteren Meilenstein erreicht.