Rydberg-Ionen erreichen 97% Treue mit schnellen Dreiqubit-Toren für die Quantencomputing
Marlene Seifert
Rydberg-Ionen erreichen 97% Treue mit schnellen Dreiqubit-Toren für die Quantencomputing
Rydberg-Ionen erreichen 97-prozentige Genauigkeit mit schnellen Drei-Qubit-Gattern für Quantencomputer
Zusammenfassung Wissenschaftler haben eine neue Art von Quantencomputer-Gatter entwickelt, das angeregte Ionen nutzt und eine Genauigkeit von über 97 Prozent erreicht – und dabei deutlich schneller arbeitet als bestehende Methoden. Damit ebnet es den Weg für leistungsfähigere und zuverlässigere Quantencomputer, die in der Lage sind, Fehler während Berechnungen zu korrigieren.
Veröffentlichungsdatum 22. Dezember 2025, 11:25 Uhr
Schlagwörter Forschung, Technologie, Innovation, Informatik, Finanzen, Wearables, Daten- und Cloud-Computing, Kultur & Reise
Artikeltext Ein Forscherteam hat eine schnellere und präzisere Methode für Quantencomputing mit gefangenen Ionen entwickelt. Ihr neuer Ansatz erreicht eine Genauigkeit von über 97 Prozent bei Operationen mit drei Qubits. Der Durchbruch könnte den Bau zuverlässigerer Quantencomputer in Zukunft ermöglichen.
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Die Arbeit wurde von Wissenschaftlern wie Katrin Bolsmann und Thiago L. M. Guedes geleitet, die die Technik unter Nutzung hochenergetischer Rydberg-Zustände von Ionen demonstrierten.
Das Team konzentrierte sich auf die Verbesserung von Mehr-Qubit-Gattern, die für komplexe Quantenberechnungen unerlässlich sind. Durch die Anregung von Ionen in Rydberg-Zustände schufen sie ein Drei-Qubit-Gatter, das in nur zwei Mikrosekunden operiert – deutlich schneller als bisherige Methoden. Diese Geschwindigkeit, kombiniert mit einer Genauigkeit von über 97 Prozent, stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Quantenverarbeitung dar.
Ihre Forschung führte zudem eine neue Methode zur Implementierung eines kontrolliert-kontrollierten-Z-Gatters (CCZ) ein, bei der mikrowellenmodulierte Rydberg-Ionen zum Einsatz kommen. Das Design optimiert ein Einimpuls-Protokoll und berücksichtigt dabei die kurze Lebensdauer der Rydberg-Zustände. Diese Methode übertrifft herkömmliche Techniken sowohl in Geschwindigkeit als auch in Zuverlässigkeit unter realen Bedingungen.
Um die Herausforderungen bei der Vernetzung in Ionenfallen zu bewältigen, nutzte das Team fehlertolerante SWAP-Gatter. Diese ermöglichten es, Qubits effizient zu verschieben und so Fehlerkorrekturschaltkreise trotz begrenzter physikalischer Verbindungen auszuführen. Die Forscher simulierten und testeten ihren Ansatz anschließend und bestätigten damit sein Potenzial für fehlertolerantes Quantencomputing.
Aufbauend auf früheren Arbeiten – etwa einer Studie aus dem Jahr 2020, die ein Zwei-Qubit-Gatter mit einer Dauer von 700 Nanosekunden bei Strontium-88-Ionen demonstrierte – zeigte das Team, wie ihre Drei-Qubit-Gatter praktische Fehlerkorrektur unterstützen können. Ihre Simulationen belegten, dass zuverlässige Berechnungen selbst bei eingeschränkten Qubit-Interaktionen möglich sind und damit den Weg zu robusteren Quantensystemen ebnen.
Die neuen Rydberg-Ionen-Gatter vereinen hohe Genauigkeit und Geschwindigkeit und sind damit ein vielversprechendes Werkzeug für fehlertolerantes Quantencomputing. Die Simulationen des Teams bestätigen, dass die Methode reale Fehler bewältigen kann, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Diese Entwicklung bringt Quantencomputer einen Schritt näher an praktische, großskalige Anwendungen.
