Forscher der Universität Oxford in Physik haben die erste Quanten-Teleportation von Logikgattern demonstriert, ein bedeutender Schritt auf dem Weg zur Realisierung von Quantencomputing.
Das Forschungsteam hat erfolgreich zwei separate Quantencomputer über ein photonisches Netzwerk miteinander verbunden, um einen vollständig verbundenen Quantencomputer zu bilden. Quantencomputer nutzen die Quantenmechanik, um Informationen zu speichern und zu verarbeiten. Im Gegensatz zu binären Computern, bei denen die Basiseinheit der Information oder Bits entweder einen „Ein“- oder „Aus“-Zustand einnehmen kann, nutzen Quantenbits (Qubits) die Eigenschaft der Superposition, bei der Information in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren kann, um Berechnungen mit einer viel höheren Geschwindigkeit als heutige Supercomputer durchzuführen.
Die überlegenen Rechenfähigkeiten von Quantencomputern haben das Potenzial, die medizinische Forschung zu revolutionieren, Klimawandelmodelle anzutreiben und Optimierungsprobleme in verschiedenen Branchen zu lösen.
Um die Herausforderung zu bewältigen, groß angelegte Quantenprozessoren zu bauen, die Millionen von Qubits gleichzeitig verarbeiten können, haben Forscher der Universität Oxford in Physik eine skalierbare Architektur entwickelt, bei der Module miteinander verbunden werden können, um eine größere Maschine zu bauen. Jedes Modul besteht aus einer kleinen Anzahl von gefangenen Ionen-Qubits, die dann über Glasfaserkabel miteinander verbunden werden. Hier werden Daten in Form von Photonen anstelle von elektrischen Signalen übertragen, was die Verschränkung von Qubits zwischen den Modulen ermöglicht.
Ein Logikgatter ist eine Komponente eines Rechengeräts, die eine logische Funktion ausführen kann. Ohne Logikgatter können Computer keine Berechnungen durchführen, die für ihren Betrieb unerlässlich sind.
„In unserer Studie verwenden wir Quanten-Teleportation, um Interaktionen zwischen diesen entfernten Systemen zu erzeugen“, erklärte Dougal Main von der Universität Oxford in Physik, der an der Forschung beteiligt war.
Das Konzept eines solchen Quantencomputers stammt aus einem herkömmlichen Supercomputersystem, bei dem mehrere kleinere Computer miteinander verbunden sind, um eine höhere Rechenleistung zu erzielen. Für einen Quantencomputer überwindet dieser Ansatz das Problem der Skalierbarkeit und bietet gleichzeitig die notwendige Umgebung für Operationen im Quantenmaßstab, die anfällig für Störungen und Fehler sind.