Ein Quantencomputer, der sich während der Rechnung selbst beobachtet und gezielt eingreift: Genau das hat ein Team um Forschende der Rutgers University und von IBM nun im großen Maßstab vorgeführt. Die Studie erschien vergangene Woche im Fachblatt Nature Physics.
Qubits, die Recheneinheiten solcher Maschinen, sind extrem empfindlich. Wärme, Störsignale oder winzige Materialfehler verändern ihren Zustand, und Fehler häufen sich schnell an. Ein fehlertoleranter Quantencomputer müsste daher ständig nachmessen und korrigieren, ohne die eigentliche Rechnung zu zerstören. Gebaut hat so ein Gerät bisher niemand.
Für ihr Experiment nutzten die Physiker einen Heron-Prozessor von IBM mit 156 Qubits und wählten daraus eine Kette von bis zu 100 aus. Der Rechner wechselte zufällig zwischen zwei Aufgaben. Die eine wirbelte die Information zwischen benachbarten Qubits durcheinander, ähnlich wie beim Mischen eines Kartenspiels. Die andere maß einzelne Qubits mitten in der Rechnung und setzte sie auf null zurück.
Das Ergebnis bestätigte eine theoretische Vorhersage. Überwog das Mischen, blieb das System chaotisch. Überwogen die Eingriffe, ließ es sich in einen geordneten Zustand lenken. Ungefähr bei einem Verhältnis von 50 zu 50 kippte das ganze System abrupt, Fachleute sprechen von einem Phasenübergang. Insgesamt kamen fast 5000 Verschränkungsoperationen und ebenso viele Messungen mit Rücksetzung zusammen.
Mitautor Jedediah Pixley nennt den Versuch einen „Meilenstein“ auf dem Weg zu fehlertoleranten Maschinen. Allerdings ist das Zurücksetzen auf einen bekannten Zustand noch keine echte Fehlerkorrektur, die unbekannte Information schützen muss.
Amüsant ist die Vorgeschichte: Begonnen hat alles 2021 mit einer Wette auf einer Geburtstagsfeier. Pixley verlor sie und bezahlte mit zwei Kugeln Blaubeereis.
