Chinesische Quantenphysiker haben den ersten auf Einzelphotone gestützten Quantencomputer konstruiert, der über den frühen klassischen Computer hinausgeht und ultimativ den Weg zu einem Quantenrechner ebnet, der herkömmliche Computer schlagen kann.

Chinesische Wissenschaftler haben den weltweit ersten Quantencomputer gebaut, der über frühe klassische - oder herkömmliche - Computer hinausgeht, und damit den Weg geebnet zur endgültigen Realisierung von Quantencomputern, die klassische Computer übertreffen.

Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse am Mittwoch auf einer Pressekonferenz im Shanghaier Institut für Höhere Studien der Chinesischen Universität der Wissenschaften und Technik (USTC) vorgestellt.

Viele Wissenschaftler gehen davon aus, dass Quantencomputer die Rechenleistung heutiger Supercomputer in mancher Hinsicht in den Schatten stellen könnte. Die Manipulation der Vielteilchenverschränkung liegt im Kern der Quantencomputertechnologie und im Fokus der internationalen Konkurrenz bei der Quantencomputerforschung.

Kürzlich hat der führende chinesische Quantenphysiker Pan Jianwei, ein Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, zusammen mit seinen Kollegen - Lu Chaoyang und Zhu Xiaobo von der USTC sowie Wang Haohua von der Universität Zhejiang - zwei internationale Rekorde in der Quantenkontrolle der maximalen Anzahl verschränkter photonischer und supraleitender Quantenbits aufgestellt.

Pan sagte, dass Quantencomputer theoretisch bestimmte Aufgaben schneller als klassische Computer lösen könnten. Trotz wesentlicher Fortschritte in den letzten beiden Jahrzehnten stellt die Konstruktion von Quantencomputern, welche klassische Computer bei einigen spezifischen Aufgaben tatsächlich übertreffen können - ein wichtiger Meilenstein, der „Quantenüberlegenheit“ (Quantum Supremacy) genannt wird - eine Herausforderung dar.

Auf der Suche nach der Quantenüberlegenheit hat ein intermediäres, also nicht-universales Quantencomputermodell (Bosonen Sampling Computer) beträchtliche Aufmerksamkeit erhalten, weil es weniger physikalischer Ressourcen bedarf als universelle optische Quantencomputer, sagte Pan.

Im letzten Jahr haben Pan und Lu Chaoyang die weltbeste, auf Halbleiter-Quantenpunkte basierende Einzelphotonenquelle entwickelt. Jetzt verwenden sie die leistungsstarke Einzelphotonenquelle und elektronisch programmierbare photonische Schaltkreise, um den Prototypen eines Multiphotonen-Quantencomputers zu kreieren und das Bosonen Sampling durchzuführen.

Laut Pans Team zeigen die Testergebnisse, dass die Samplingrate dieses Prototypen mindestens 24.000 mal schneller ist als die internationaler Vergleichssysteme.

Bei der Bearbeitung klassischer Algorithmen ist der Prototyp eines Quantencomputers auch 10 bis 100 mal schneller als der erste elektronische Computer (ENIAC) und der erste Transistorcomputer (TRADIC), so Pan.

Es handelt sich um den ersten auf Einzelphotone gestützten Quantencomputer, der über den frühen klassischen Computer hinausgeht und ultimativ den Weg zu einem Quantencomputer ebnet, der herkömmliche Rechner schlagen kann. Die Ergebnisse wurden diese Woche in der letzten Ausgabe des Fachmagazins Nature Photonics online veröffentlicht.