Um die Programmierbarkeit seines Quantensimulators mit 256 Qubits zu demonstrieren, hat das Startup QuEra GIFs des Spieleklassikers Mario Bros aus Qubits erstellt.

Um die Programmierbarkeit seines Quantensimulators mit 256 Qubits zu demonstrieren, hat das Startup QuEra GIFs des Spieleklassikers Mario Bros aus Qubits erstellt. (Bild: QuEra / )

Laut MIT Technology Review hat ihnen QuEra Computing, ein Bostoner Startup-Unternehmen, GIFs aus Qubits zur Verfügung, um die Programmierbarkeit seines Quantensimulators mit 256 Qubits zu demonstrieren – ein spezieller Quantencomputer, der für die Lösung bestimmter Probleme gebaut wurde. Doch dabei handelt es sich nicht um "normale" Gifs aus Qubits – eine Art animiertes Kurzvideos – sondern Gifs des Spielklassikers Mario-Bros. Die Qubits (Quantenbits) können auch in einem Space-Invaders-Design, in Tetris oder in jeder anderen Form angeordnet werden. Die QuEra-Maschine ist laut MIT Technology Review der jüngste Schritt in der Skalierung der Quanteninformatik, um sie leistungsfähiger und für die Lösung praktischer Probleme geeignet zu machen. Einfach gesagt bedeuten mehr Qubits, dass mehr Informationen gespeichert und verarbeitet werden können.

Das ultimative Ziel der Quanteninformatik besteht natürlich nicht darin, Tetris zu spielen, sondern klassische Computer bei der Lösung von Problemen von praktischem Interesse zu übertreffen. Quantencomputer werden wahrscheinlich Tausende von stabilen Qubits benötigen, um solch komplexe Probleme zu bewältigen. Allerdings: Die Anzahl der Qubits ist nicht der einzige Faktor, der zählt.

Warum der Quantencomputer von QuEra einfacher zu programmieren ist

QuEra wirbt auch mit der verbesserten Programmierbarkeit seines Geräts, bei dem jedes Qubit ein einzelnes Atom ist. Diese Atome werden mit einer Reihe von Lasern (optische Pinzetten) präzise angeordnet. Die Positionierung der Qubits soll es ermöglichen, die Maschine zu programmieren, auf das zu untersuchende Problem abzustimmen und sogar in Echtzeit während des Berechnungsprozesses neu zu konfigurieren.

"Für verschiedene Probleme müssen die Atome in unterschiedlichen Konfigurationen platziert werden", sagt Alex Keesling, CEO von QuEra und Miterfinder der Technologie gegenüber MIT Technology Review. "Das Einzigartige an unserer Maschine ist, dass wir jedes Mal, wenn wir sie laufen lassen, ein paar Mal pro Sekunde, die Geometrie und die Konnektivität der Qubits völlig neu definieren können."

Was Sie schon immer über Quantencomputer wissen wollten

Themenschwerpunkt Quantencomputer auf all-electronics.de
(Bild: Bartek Wróblewski – Adobe Stock)

Als im Juni 2021 der erste Quantencomputer in Deutschland von IBM eingeweiht wurde, war das Interesse groß. Aber was verbirgt sich hinter der Technologie? Was kann sie eines Tages leisten, woran wird geforscht und wo lauern Gefahren? Das und mehr erfahren Sie hier.

Warum QuEra für den Quantencomputer auf Atome setzt

Die Maschine von QuEra wurde auf der Grundlage eines Entwurfs und von Technologien gebaut, die über mehrere Jahre hinweg unter der Leitung von Mikhail Lukin und Markus Greiner in Harvard sowie Vladan Vuletić und Dirk Englund am MIT (alle gehören zum Gründungsteam von QuEra) verfeinert wurden. Im Jahr 2017 verwendete ein früheres Modell des Geräts der Harvard-Gruppe 51 Qubits. Das QuEra-Team rechnet damit, innerhalb von zwei Jahren 1.000 Qubits zu erreichen, und hofft dann, das System ohne große Änderungen an der Plattform über Hunderttausende von Qubits hinaus zu skalieren. Aber wie ist das möglich?

Laut MIT Technology Review ist es die Plattform von QuEra die solche Skalensprünge ermöglicht. Während die Quantencomputersysteme von Google und IBM supraleitende Qubits verwenden und IonQ gefangene Ionen einsetzt, verwendet die Plattform von QuEra Anordnungen von neutralen Atomen, die Qubits mit beeindruckender Kohärenz erzeugen, also bleribt die Superposition der Qubits lange erhalten. Die Maschine nutzt Laserpulse, um die Atome zur Interaktion zu bringen und sie in einen Energiezustand zu versetzen – einen "Rydberg-Zustand". Das ist der Zustand eines Atoms, Ions oder Moleküls, bei dem das äußerste Elektron wesentlich weiter vom Zentrum entfernt ist, als im Grundzustand. An diesem Rydberg-Ansatz für die Quanteninformatik wird schon seit einigen Jahrzehnten gearbeitet, aber es waren technologische Fortschritte beispielsweise bei Lasern und Photonik erforderlich, damit er funktioniert.

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