China enthüllt einen Quantenprozessor mit 99,9% Zuverlässigkeit 🚀
Dieser Prozessor, der mit 105 supraleitenden Qubits ausgestattet ist, wurde von der Universität für Wissenschaft und Technologie in China entwickelt. Er konnte eine Rechenaufgabe in wenigen hundert Sekunden bewältigen, eine Leistung, die für klassische Supercomputer Milliarden von Jahren dauern würde.
Das neueste Modell von Zuchongzhi umfasst 105 Transmon-Qubits, Geräte, die aus Metallen wie Tantal, Niob und Aluminium hergestellt werden, wodurch die Empfindlichkeit gegenüber Rauschen verringert wird.
Bildnachweis: D. Gao et al.
Die Leistung von Zuchongzhi 3.0 wurde mit einem Benchmark für Quantenberechnungen, dem Random Circuit Sampling (RCS), gemessen. Dieser Test, der einen Quantenschaltkreis mit 83 Qubits und 32 Schichten umfasst, wurde eine Million Mal schneller durchgeführt als mit dem vorherigen Prozessor von Google, Sycamore.
Die Forscher haben auch die Zuverlässigkeit der Quantengatter und die Fehlerkorrektur verbessert, Aspekte, die für die Entwicklung praktischer Quantencomputer von entscheidender Bedeutung sind. Zuchongzhi 3.0 erreichte eine Zuverlässigkeit von 99,90 % für Ein-Qubit-Gatter und 99,62 % für Zwei-Qubit-Gatter.
Diese Fortschritte wurden durch technische Verbesserungen ermöglicht, insbesondere in den Herstellungsmethoden und dem Design der Qubits. Die Verwendung von Tantal und Aluminium für die Qubit-Komponenten hat es ermöglicht, Fehler zu minimieren und die Genauigkeit der Berechnungen zu erhöhen.
Trotz dieser Fortschritte erkennen die Forscher an, dass die verwendeten Benchmarks die quantenmechanischen Methoden begünstigen. Sie betonen auch, dass kontinuierliche Verbesserungen klassischer Algorithmen die Leistungslücke zwischen Quanten- und klassischen Computern verringern könnten.
Dieser Fortschritt markiert dennoch einen wichtigen Schritt hin zur praktischen Nutzung von Quantencomputern zur Lösung derzeit unlösbarer realer Probleme. Die Forscher sehen eine Zukunft voraus, in der Quantenprozessoren eine Schlüsselrolle in verschiedenen wissenschaftlichen und technologischen Bereichen spielen werden.
Was ist ein supraleitendes Qubit?
Ein supraleitendes Qubit ist eine Art von Qubit, das in Quantencomputern verwendet wird und aus supraleitenden Materialien wie Tantal, Niob und Aluminium hergestellt wird. Diese Materialien ermöglichen es den Qubits, bei extrem niedrigen Temperaturen zu arbeiten, wodurch die Empfindlichkeit gegenüber Rauschen verringert und die Quantenkohärenz erhöht wird.
Die Quantenkohärenz ist entscheidend, um den Überlagerungszustand der Qubits aufrechtzuerhalten, was die parallele Durchführung von Berechnungen ermöglicht. Supraleitende Qubits sind daher wesentlich für die Entwicklung praktischer und leistungsstarker Quantencomputer.
Die jüngsten Fortschritte in der Herstellung und dem Design supraleitender Qubits, wie sie im Rahmen des Projekts Zuchongzhi 3.0 erzielt wurden, haben die Zuverlässigkeit der Quantengatter und die Fehlerkorrektur erheblich verbessert, Aspekte, die für die Durchführung komplexer Quantenberechnungen entscheidend sind.
Wie funktioniert der Benchmark Random Circuit Sampling?
Das Random Circuit Sampling (RCS) ist ein Benchmark, der zur Bewertung der Leistung von Quantencomputern verwendet wird. Es besteht darin, einen zufälligen Quantenschaltkreis auszuführen und die Verteilung der Ergebnisse zu messen, die dann mit der theoretisch erwarteten Verteilung verglichen wird.
Dieser Benchmark ist besonders nützlich, um die Quantenüberlegenheit zu demonstrieren, d.h. die Fähigkeit eines Quantencomputers, klassische Supercomputer bei bestimmten Aufgaben zu übertreffen. Das RCS ist so konzipiert, dass es für klassische Computer schwer zu simulieren ist, was es zu einem idealen Test für die Bewertung von Fortschritten in der Quanteninformatik macht.
Die von Zuchongzhi 3.0 bei diesem Benchmark erzielten Ergebnisse zeigen, dass Quantencomputer in der Lage sind, spezifische Aufgaben in Rekordzeit zu bewältigen, was den Weg für neue Anwendungen in verschiedenen wissenschaftlichen und technologischen Bereichen ebnet.