Die Quantenüberlegenheit ist ohne weitere Skalierung oder, einfacher gesagt, die Erhöhung der Anzahl der Qubits auf Hunderte und Tausende von Stücken unmöglich. Dies verkompliziert das bereits schlecht gelöste Problem der Fehlerkorrektur in Quantenrechnungen erheblich. Zunächst werden hochpräzise Qubits benötigt, damit mit zunehmender Bittiefe die Fehler nicht aus dem Ruder laufen. Und solche Qubits wurden von Wissenschaftlern aus Australien und den USA vorgeschlagen.
Es ist wichtig, dass die Forscher Halbleiter-Qubits aus in Silizium implantierten Phosphorionen für die Ausführung einfachster Algorithmen erstellt und getestet haben. Dieses Verfahren zum Einbringen von Fremdatomen in die Oberflächenschicht von Siliziumwafern wird in großem Umfang in der Halbleiterherstellung verwendet. Damit ist die Möglichkeit, einen Quantenprozessor mit solchen Qubits herzustellen, real und in der Praxis relativ einfach umzusetzen.
Experimente mit Qubits aus Phosphor-Ionen, bei denen der Spin des Atomkerns den Zustand der Qubits bestimmte, zeigten die Genauigkeit der Berechnungen (Genauigkeit bzw. Koinzidenzgenauigkeit bei idealen fehlerfreien Operationen) auf dem Niveau von 99,95 % für 1 -Qubit-Operationen und 99,37 % für 2-Qubit-Operationen. Gleichzeitig wird der experimentelle Halbleiter-Quantenprozessor selbst auf 3-Qubit ausgelegt, aber die Skalierung wird eine relativ einfache Aufgabe sein, versichern Wissenschaftler.
Das Erreichen einer Fehlerrate von weniger als 1 % ist ein wichtiger Meilenstein, um die Quantenfehlerkorrektur zu vereinfachen. Die Forschungsleiterin Andrea Morello von der University of New South Wales ist zuversichtlich, dass, sobald dieses Ziel erreicht ist, "wir mit der Entwicklung von Silizium-Quantenprozessoren beginnen können, die skalierbar sind und zuverlässig für nützliche Computer arbeiten". Die Arbeit wurde am 19. Januar in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
2022-01-21 20:27:54
Autor: Vitalii Babkin