IBM macht im Wettlauf um den Bau praktischer Quantencomputer mutige Fortschritte und geht dabei im Vergleich zu Konkurrenten wie Google einen einzigartigen Weg. Das Unternehmen hat kürzlich zwei bahnbrechende Quantencomputer vorgestellt, Nighthawk und Loon, die darauf ausgelegt sind, große Einschränkungen der bestehenden Quantentechnologie zu überwinden.
Diese neuen Systeme stellen einen bedeutenden Wandel hin zur Modularität dar. Im Gegensatz zu Konkurrenten, die sich auf den Bau immer größerer Einzeleinheiten konzentrieren, baut IBM Quantencomputer aus miteinander verbundenen Modulen zusammen. Dieser Ansatz basiert auf der Fähigkeit, supraleitende Qubits – die grundlegenden Bausteine der Quantenberechnung – sowohl innerhalb als auch zwischen diesen Modulen effizient zu verbinden. Einige Experten bezweifelten zunächst die Praktikabilität solch komplexer Zusammenhänge. Jetzt will IBM ihnen das Gegenteil beweisen.
Loon zeichnet sich durch seine revolutionäre „Breaking the Plane“-Konnektivität aus. Jedes Qubit in Loon ist mit sechs anderen verbunden, sodass sich Verbindungen nicht nur horizontal über einen Chip, sondern auch vertikal erstrecken können – eine Leistung, die bei keinem anderen supraleitenden Quantencomputer erreicht wird. Nighthawk hingegen verfügt über eine Vier-Wege-Qubit-Konnektivität.
Diese verbesserte Konnektivität birgt ein enormes Potenzial für die Überwindung zweier großer Hürden, mit denen aktuelle Quantencomputer konfrontiert sind: begrenzte Rechenleistung und inhärente Fehlerraten. Vorläufige Tests mit Nighthawk zeigen, dass er Berechnungen bewältigen kann, die 30 % komplexer sind als der am weitesten verbreitete Quantencomputer von IBM. Diese erhöhte Komplexität könnte ein breiteres Anwendungsspektrum für Quantencomputer eröffnen und auf den ersten Fortschritten in Bereichen wie der Chemie aufbauen.
IBM setzt sich außerdem für eine einzigartige Methode zur Erstellung „logischer Qubits“ ein – Gruppen physischer Qubits, die als einzelne, fehlerfreie Einheiten funktionieren. Im Gegensatz zu Wettbewerbern, die größere Gruppen nutzen, setzt IBM bei seinem Ansatz auf kleinere Gruppen. Diese Strategie könnte eine praktische fehlerfreie Berechnung ermöglichen, ohne dass Millionen einzelner Qubits erforderlich wären – eine erhebliche Kosten- und technische Herausforderung. Es kommt jedoch auf genau die Konnektivität an, die Nighthawk und Loon demonstrieren.
Stephen Bartlett, ein Quantencomputing-Experte an der Universität Sydney, erkennt die Notwendigkeit weiterer Tests an, begrüßt die verbesserte Qubit-Konnektivität jedoch als „einen bedeutenden großen Schritt“ auf dem Weg zum Bau wirklich leistungsstarker Quantencomputer. Obwohl dieser modulare Ansatz noch in den Kinderschuhen steckt, stellt er eine vielversprechende Richtung für die Ausweitung der Quantentechnologie dar.
IBM steht vor mehreren technischen und physikalischen Herausforderungen. Dazu gehören die Optimierung der Auslesung von Rechenergebnissen und die Verlängerung der Kohärenzzeit – die Zeitspanne, in der Qubits ihren empfindlichen Quantenzustand beibehalten –, die durch verstärkte Verbindungen beeinträchtigt werden kann. Das Unternehmen erforscht außerdem Techniken, um bestimmte Qubits während der Berechnungen zurückzusetzen.
Für die Zukunft plant IBM, im Jahr 2026 einen vollständig modularen Quantencomputer auf den Markt zu bringen, der Informationen sowohl speichern als auch verarbeiten kann. Dieses ehrgeizige Projekt wird auf den Erkenntnissen basieren, die aus den laufenden Tests und der Entwicklung von Nighthawk und Loon gewonnen werden.
