Tiefgekühlter Controller für Quantencomputer

Noch sind Quantencomputer weit davon entfernt, komplizierte Aufgaben schneller zu lösen als herkömmliche Supercomputer. Doch eine der großen Herausforderungen hat eine Forschungsgruppe nun gelöst: In einem tiefgekühlten Prozessor verknüpften sie die Informationseinheiten von Quantencomputern – sogenannte Qubits – mit den elektrischen Kontakten und der Elektronik. Diese Verbindung ist sonst anfällig für Störungen, da dort Wärme entsteht. Bei minus 269 Grad Celsius machte der neue Prozessor zehnmal weniger Fehler als vergleichbare Prototypen für Quantencomputer.

Auf dem Chip des neuen Prototyps befanden sich insgesamt 18 Qubits auf Siliziumbasis, die aus jeweils drei Quantenpunkten mit je einem Elektron bestehen; er ist also noch verhältnismäßig klein. Den Quantenchip schlossen die Forschenden mit supraleitenden Kabeln an den Controller mit rund 70 Millionen Transistoren an. Den Chip kühlten sie auf wenige Millikelvin – also fast bis auf den absoluten Nullpunkt ab. Kabel und Controller ließen sich auch tiefkühlen: auf vier Kelvin, also minus 269 Grad Celsius. So vermieden die Forschenden, dass Wärme den Informationstransport stört.

Mit seinen wenigen Qubits kann der Prototyp zwar noch keine komplexen Probleme lösen. Doch er demonstriert, wie sich Qubits möglichst störungsfrei mit der restlichen Elektronik verknüpfen und in einem Quantencomputer integrieren lassen.