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Qubits und Fehler Quantencomputer kommt dank neuer Methode nicht mehr aus dem Tritt

Von Dr. Christian Flatz* 4 min Lesedauer

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Universität Innsbruck

Quanteninformation ist fragil, weshalb Quantencomputer in der Lage sein müssen, Fehler zu korrigieren. Was aber, wenn ganze Qubits verloren gehen? Forschende präsentieren in der Fachzeitschrift Nature nun eine Methode, mit der Quantencomputer auch dann weiterrechnen können, wenn sie einige Qubits verlieren.

Neu entwickelte Techniken sorgen dafür, dass der Verlust von einzelnen Qubits den Quantencomputer nicht aus dem Tritt bringt.(Bild: Uni Innsbruck/Harald Ritsch)
Neu entwickelte Techniken sorgen dafür, dass der Verlust von einzelnen Qubits den Quantencomputer nicht aus dem Tritt bringt.
(Bild: Uni Innsbruck/Harald Ritsch)

Die Träger von Quanteninformation, die sogenannten Qubits, sind anfällig für Fehler, die durch unerwünschte Wechselwirkungen mit der Umwelt verursacht werden. Diese Fehler häufen sich während einer Quantenrechnung an, ihre Korrektur ist für den zuverlässigen Einsatz von Quantencomputern eine zentrale Voraussetzung. Ähnlich wie der klassische Computer benötigt auch der Quantencomputer eine funktionierende Fehlerkorrektur.

Inzwischen können Quantencomputer mit einer gewissen Anzahl von Rechenfehlern, wie zum Beispiel Bitflip- oder Phasenflip-Fehlern, umgehen. Zusätzlich zu diesen Fehlern können jedoch auch Qubits ganz aus dem Quantenregister verloren gehen. Je nach Art des Quantencomputers kann dies auf den tatsächlichen Verlust von Teilchen wie Atomen oder Ionen zurückzuführen sein, oder darauf, dass Quantenteilchen beispielsweise in unerwünschte Energiezustände übergehen, welche nicht mehr als Qubit erkannt werden. Wenn ein Qubit verloren geht, wird die Information in den verbleibenden Qubits unlesbar und ungeschützt. Für das Ergebnis der Berechnung kann dieser Prozess zu einem potenziell verheerenden Fehler werden.

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