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Quantencomputer machen sich verschiedene quantenphysikalische Phänomene zunutze, um schneller als konventionelle Computer zu rechnen. Die elementaren Informationseinheiten des Quantencomputers, die sogenannten Quantenbits (Qubits), können auf verschiedene Weise realisiert werden, etwa mit Ionen, Photonen oder supraleitenden Schaltkreisen. Ein Team um einen der Gründer von ParityQC, Wolfgang Lechner, hat für die noch nicht begutachtete, am Preprint-Server arXiv veröffentlichte Arbeit den IBM Quantum Heron-Prozessor genutzt, der mit supraleitenden Qubits arbeitet.
"Wir konnten durch die Synergie von IBMs neuester Quantenhardware und der ParityQC-Architektur einen neuen Rekord-Benchmark für die größte Quanten-Fourier-Transformation erzielen", erklärte Lechner gegenüber der APA. Für diesen grundlegenden Quantenalgorithmus, der bei Anwendungen wie Kryptographie, Finanzmodellierung oder Materialwissenschaft zum Einsatz kommt, habe dies "eine Verdoppelung der verarbeiteten Daten bei gleicher Qualität der Antwort" bedeutet.
Konkret verarbeitete die "Parity Twine-Architektur" von ParityQC 52 Qubits des IBM-Quantenchips und verdoppelte damit fast den bisherigen, vor zwei Jahren aufgestellten Rekord für diese Aufgabe mit 27 Ionenfallen-Qubits. Es gehe aber nicht nur darum, die Qubits zu verdoppeln, sondern den vollen Algorithmus auszuführen und das richtige Ergebnis zu produzieren, betonte der Quantenphysiker. "Wenn wir alle 156 Qubits verwendet hätten, wären die Fehler vom IBM-Chip so groß gewesen, dass wir kein Ergebnis bekommen hätten", erklärt Lechner, warum nicht das volle Qubit-Potenzial des IBM Quantum Heron-Prozessors genutzt wurde. Der Rekord sei nur machbar gewesen, "weil wir die beste Architektur mit der besten Hardware verbunden haben".
Für das Unternehmen deutet die erzielte "exponentielle Effizienzsteigerung" darauf hin, dass der Fortschritt im Quantencomputing einer ähnlichen frühen Dynamik folgen könnte wie das Moore'sche Gesetz in der klassischen Informatik. Dieses besagte, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip etwa alle zwei Jahre verdoppelt. "Das Quantencomputing entwickelt sich zunehmend zu einem standardisierten und skalierbaren Industriezweig", ist Lechner überzeugt.
Der Quantenphysiker entwickelte vor mehr als zehn Jahren gemeinsam mit Peter Zoller und Philipp Hauke an der Universität Innsbruck und dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Akademie der Wissenschaften (ÖAW) eine spezielle Architektur für Quantencomputer. Auf Basis der patentierten Idee gründete er gemeinsam mit Magdalena Hauser 2020 in Innsbruck das Unternehmen ParityQC. Die Architektur von ParityQC ermöglicht es, Quantencomputer mit sehr reduzierter Komplexität und damit skalierbar zu bauen.
(SERVICE - Link zur Publikation: https://doi.org/10.48550/arXiv.2604.12465 )
++ THEMENBILD ++ Ein Labortisch mit mehreren Photonenquellen aufgenommen in einem Labor zur Polarisation und Verschränkung von Lichtteilchen (Photonen) am Mittwoch, 6. Dezember 2023, an der Fakultät für Physik der Universität Wien. Photonen wechselwirken kaum mit der Umgebung und eignen sich dadurch gut für die Speicherung und Übertragung von Quanteninformationen, etwa als Basis für Quantencomputer.
