Chinesische Forscher entwarfen programmierbaren supraleitenden Quantenprozessor mit 62 Qubits

Chinesische Forscher entwarfen programmierbaren supraleitenden Quantenprozessor mit 62 Qubits

Shanghai, 10.5.2021

Ein chinesisches Forscherteam hat erfolgreich einen programmierbaren supraleitenden Quantenprozessor mit 62 Qubits entworfen und ihn nach dem bekannten chinesischen Mathematiker und Astronomen aus dem 5. Jahrhundert Zu Chongzhi benannt. Der Computer enthält die bisher größte Anzahl supraleitender Qubits in der Welt und erreichte zweidimensionale programmierbare Quantenwanderungen auf dem System. Die Experten sehen darin einen wichtigen Meilenstein auf diesem Gebiet, denn die Studie bringe die Möglichkeit des universellen Quantencomputers durch einen zweidimensionalen Quantenspaziergang einen großen Schritt voran.

Die Studie wurde von einem Forscherteam der University of Science and Technology of China (USTC) durchgeführt und kürzlich in der Fachzeitschrift „Science“, veröffentlicht.

Das Team entwarf und produzierte in der Studie ein 8×8 zweidimensionales, quadratisches, supraleitendes Qubit-Array, das aus 62 funktionalen Qubits besteht, und nutzte dieses Gerät, um High Fidelity Single und Two Particle Quantum Walks zu demonstrieren, so das Team.

Ein solches Gerät kann universelles Quanten-Computing erreichen. Somit könne jede Rechenaufgabe gelöst werden, sagte Yuan Lanfeng, ein Forschungsmitarbeiter am Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale des USTC. „Es ist so, als würden sich ein oder zwei Teilchen zufällig auf einem 8×8 Schachbrett bewegen. Solche zufälligen Quantenwanderungen können alles erreichen, was Quantencomputer tun können, was erstaunlich ist“, sagte er.

Die Entwicklung von Quantencomputern zählt zu den größten Herausforderungen für Wissenschaftler in der Welt. Vor allem die Spitzenforscher der USA und China stehen in einem scharfen Wettstreit.

In den USA hat Google auf diesem Gebiet die Nase vorn. Der Suchmaschinen- Gigant hat im Oktober 2019 einen programmierbaren supraleitenden 53-Qubit-Prozessor mit dem Namen Sycamore vorgestellt, und damit die „Quantenüberlegenheit“ beansprucht.

Hintergrund:

Quantencomputer verfügen über eine superschnelle parallele Rechenleistung und versprechen eine exponentielle Beschleunigung der Fähigkeiten klassischer Computer bei der Lösung wichtiger sozialer und wirtschaftlicher Probleme wie Kryptographie, Big-Data-Optimierung, Materialdesign und Medikamentenanalyse durch spezifische Algorithmen.

Supraleitendes Quantencomputing ist einer der vielversprechendsten Kandidaten für skalierbares Quantencomputing. Sein Kernziel ist es, die Anzahl der integrierten Qubits synchron zu erhöhen und die Leistung der supraleitenden Qubits zu verbessern, um so eine exponentielle Beschleunigung der Verarbeitungsgeschwindigkeit bestimmter Probleme zu erreichen und schließlich in der Praxis anzuwenden.

Der neue supraleitende Quantencomputer Zu Chongzhi kann zum Beispiel in der Verkehrsplanung eingesetzt werden und ermöglicht eine umfassende Optimierung der Verkehrsströme in einer Stadt, so Yuan. Im Bereich der Pharmazie findet er die vielversprechendste Kombination von Medikamentenmolekülen aus allen verfügbaren Medikamentenmolekülkandidaten.