Intel-Qubits für "hitzeresistenten" Quantencomputer
Mit welcher Qubit-Technik gelingt der Aufbau universeller Quantencomputer? Intel hat Spin-Qubits on a Chip vorgestellt, die mehr als ein Kelvin vertragen.
Intel arbeitet an Quantencomputern auf Wafern, skalierbar produziert in 300-mm-Prozesstechnik.
(Bild: Walden Kirsch/Intel)
Intel stellt Qubits für den Quantencomputer der Zukunft vor, die zwar auf Halbleiterchips entstehen, aber nicht die bisher erforderlichen, extremen Tiefsttemperaturen erfordern. Gemeinsam mit seinem niederländischen Forschungspartner QuTech hat der Chiphersteller jetzt in nature einen technischen Durchbruch veröffentlicht: sogenannte Spin-Qubits, die im Labor bei 50-fach höheren Temperaturen funktionieren als bisher von Google, IBM und Intel selbst vorgestellte Quantencomputerchips.
Die bisherigen Qubitsysteme bis hin zu Googles Sycamore-Chip, der im vergangenen Jahr Zufallszahlen berechnete, die kein bestehender Superrechner in vernünftiger Zeit nachrechnen könnte, setzen auf Qubits in Form von supraleitenden Schleifen. Diese erfordern aber sehr aufwendige Kryotechnik, da sie nur bei Tiefsttemperaturen von etwa 20 Millikelvin zuverlässig für einige Millisekunden funktionieren. Neben Google und IBM hat auch Intel selbst experimentelle Quantencomputer mit dieser Technik entwickelt.
Qubits in 300-Millimeter-Technik
Parallel lief allerdings die Entwicklung von Silizium-basierten Spin-Qubits weiter. Diese ähneln laut Intel eher einem einzelnen Elektronentransistor und können daher auch in bewährten Fertigungsprozessen wie Intels 300-Millimeter-Technik entstehen. Ihre Stärke ist, dass ihre Quanteneffekte wie die Superposition und die Verschaltung zu Quantengattern auch bei bis zu 1,1 Kelvin funktionieren. Dabei erreichten die Forscher mit ihren „heißen“ Qubits zunächst eine Fehlerrate von etwas unter einem Prozent, ein Anfangserfolg.
Mit der Funktionsfähigkeit bei über einem Kelvin sehen die Techniker Möglichkeiten, Qubits und eine "quantenintegrierte Verschaltung" auf einem Chip herzustellen - ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu skalierbaren Systemen und der Entwicklung von Quantencomputern mit vielen Tausend Qubits. Für spannende Anwendungen wie etwa das Brechen einer 2048-Bit-Verschlüsselung braucht ein Quantencomputer zwar in der Theorie nur etwa 4000 Qubits, aber um selbst deutlich geringere Fehlerraten zu kompensieren, werden eben doch Hunderttausende Qubits erforderlich sein. (agr)
