QuEra Roadmap Fehlertoleranter Quantencomputer bis 2028 bei AWS

QuEra Computing will mit Libra bis zum Jahr 2028 einen fehlertoleranten Quantencomputer auf den Markt bringen. Dazu wird die bestehende Zusammenarbeit mit Amazon Web Services signifikant ausgebaut.

Fehlertolerante Quantencomputer werden entwickelt, um längere, umfassendere und zuverlässigere Berechnungen durchzuführen als die heutigen fehleranfälligen Quantensysteme zulassen. Damit werden Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Regierungen Workflows für Molekülsimulationen, Materialentwicklung, Optimierung und viele weitere Anwendungsfälle entwickeln können, für die klassische Ansätze nicht skalierbar genug sind.

Libra, QuEras erster fehlertoleranter Quantencomputer und das erste System, das aus der erweiterten Partnerschaft zwischen QuEra und AWS hervorgeht, ist ein Quantencomputersystem der MegaQuop-Klasse. Das System ist darauf ausgelegt, etwa eine Million zuverlässige logische Quantenoperationen auszuführen. Das ist ein wichtiger Schritt, denn praktische Anwendungen im Quantencomputing hängen nicht nur von der Anzahl der logischen Qubits, sondern auch davon ab, wie viele logische Berechnungen durchgeführt werden können, bevor Fehler den gesamten Prozess überlagern. Libra soll künftig Anfragen mit mehr als 256 korrigierten logischen Qubits und einer logischen Fehlerrate von 10^-6 verarbeiten können. Ab dem Jahr 2028 soll AWS-Kunden damit ein Cloud-Zugang zu fehlertolerantem Quantencomputing zur Verfügung stehen.

Die Libra-Architektur wurde bereits mehrfach von Fachleuten überprüft und in Fachpublikationen validiert. Sie baut dabei unter anderem auf Aquila, einem seit 2022 über Amazon Braket verfügbaren System mit 256 physischen Qubits, sowie auf Gemini auf, einem Neutralatom-System mit Unterstützung für logische Qubits, das gemeinsam mit dem ABCI-Q-Supercomputer in Japan betrieben wird.

„Fehlertolerantes Quantencomputing entwickelt sich von einem wissenschaftlichen Meilenstein hin zu einer Roadmap für dessen praktische Entwicklung und Einsatz“, sagt Andy Ory, CEO von QuEra Computing. „Wir haben ganz öffentlich an dieser Roadmap gearbeitet, indem wir die Entwicklungen immer wieder von anderen Fachleuten haben validieren lassen. Libra bringt skalierbares fehlertolerantes Quantencomputing in die Cloud – und zwar schon 2028. Das ist ein immens wichtiger Schritt, auf Basis dessen die Technologie immer weiterentwickelt wird und noch weiter skalieren kann. Entscheider sollten sich schon heute mit dem Thema beschäftigen, damit sie Fachkräfte, Use Cases und Workflows entwickeln können, die sie brauchen, wenn die Systeme online sind.“

Erweiterte Zusammenarbeit mit AWS

QuEra und AWS weiten ihre mehrjährige strategische Zusammenarbeit aus, um AWS-Kunden Zugang zu den fehlertoleranten Systemen von QuEra zu ermöglichen. Im Rahmen der erweiterten Vereinbarung soll Libra ab 2028 über Amazon Braket verfügbar sein. Braket bietet Kunden eine einheitliche Umgebung, in der sie Quantenanwendungen entwickeln und ausführen können – eingebettet in ihre bestehende klassische Infrastruktur und mit nativer Integration von HPC- sowie KI-/ML-Ressourcen für hybride Quanten-Klassik-Workflows. Die Zusammenarbeit vertieft eine Partnerschaft, die 2022 begann, als Aquila als erster Neutralatom-Quantencomputer auf Braket verfügbar wurde.

„Wir sind überzeugt, dass fehlertolerantes Quantencomputing künftig eine zentrale Rolle dabei spielen wird, wie Kunden ihre anspruchsvollsten Rechenaufgaben auf AWS lösen“, so Eric Kessler, General Manager, Amazon Braket bei AWS. „QuEras Technologie zeigt einen klaren Weg genau in diese Zukunft. Indem wir diese Fähigkeiten über Braket zugänglich machen, können unsere Kunden QuEras fehlertolerante Quantenprozessoren mit den skalierbaren AWS-HPC und KI-Diensten kombinieren, denen sie heute schon vertrauen.“

Auf bewährter Technologie aufgebaut

QuEra ebnete schon 2023 den Weg für das Zeitalter der Quantenfehlerkorrektur und hat diesen Bereich seit dieser Zeit kontinuierlich vorangetrieben, um die Entwicklung kommerziell nutzbarer Quantenanwendungen möglich zu machen. Das QuEra-Team und die Forschungslabore bei MIT und Harvard, den Alma Maters der QuEra-Gründer, haben in Nature and Physical Review Letters bislang acht von unabhängigen Fachleuten geprüfte Artikel veröffentlicht, in denen die dem System zugrundeliegenden Fähigkeiten beschrieben werden:

• Logische Qubits als Grundbausteine fehlertoleranter Quantencomputer

• Fehlerkorrektur unterhalb der Fehlerschwelle, bei der die Fehlerrate mit zunehmender Systemgröße sinkt

• Transversale logische Operationen für schnelle und ressourceneffiziente Gatter zwischen Qubits

• Schnelle Dekodierung für Quantenfehlerkorrektur in Echtzeit und großem Maßstab

• Dauerhafter Betrieb von Tausenden von Qubits durch kontinuierliches Nachladen von Atomen

• Ressourceneffiziente Fehlerkorrektur-Codes, die den Bedarf an physischen Qubits pro logischem Qubit reduzieren

Bis 2028 wird QuEra seine fehlertoleranten Quantencomputer kontinuierlich weiterentwickeln, sodass jedes System leistungsfähiger wird als das vorherige. So soll das Design perfektioniert und die Entwicklung beschleunigt werden. Gleichzeitig sollen strategische Partner direkten Zugang zu bereits funktionierenden fehlertoleranten Umgebungen bekommen – noch vor dem umfassenden Release.

Vorbereitung auf die fehlertolerante Ära

„Auf 2028 zu warten, um eine Quantenstrategie zu entwickeln, halte ich für ein großes Wettbewerbsrisiko“, sagt Yuval Boger, Chief Commercial Officer bei QuEra. „Die Algorithmen, die fehlertolerante Systeme in diesem Maßstab nutzen, mögen noch nicht existieren. Aber die Tatsache, dass Libra schon 2028 in der Cloud mit einer Fehlerrate von 1:1 Mio. zur Verfügung stehen wird, sollte Unternehmen spätestens jetzt dazu bringen, sich darauf vorzubereiten – nicht erst, wenn Libra auf AWS live ist. Nur so können sie die Technologie von Tag eins an richtig nutzen.“

„QuEras Plan, schon bis 2028 fehlertolerante Systeme zu entwickeln, markiert einen wichtigen Wendepunkt in der ganzen Branche“, sagt Bob Sorensen, Chief Analyst für Quantencomputing bei Hyperion Research. „Der Ansatz, Meilensteine Schritt für Schritt zu veröffentlichen und jede Entwicklung von Fachleuten gegenprüfen zu lassen, wird Nutzern die Möglichkeit geben, sich Schritt für Schritt mit der Technologie vertraut zu machen, bevor Ressourcen dafür bereitgestellt werden.“

MIT-Professor Vladan Vuletić und Harvard-Professor Markus Greiner stammen beide aus der Forschungsgruppe des späteren Nobelpreisträgers Theodor Hänsch an der LMU München. Über 20 Jahre später wurden sie zu Mitgründern von QuEra. Gemeinsam gehören sie zu den Pionieren der Neutralatom-Technologie, die heute als einer der aussichtsreichsten Ansätze im Quantencomputing gilt.

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