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Chinesische Forscher entwickeln weltweit größten Quantenprozessor

(German.people.cn)

Montag, 10. Mai 2021

  

Ein chinesisches Forschungsteam entwickelte einen programmierbaren supraleitenden Quantenprozessor mit 62 Qubits und benannte ihn nach dem bekannten chinesischen Mathematiker und Astronomen aus dem 5. Jahrhundert Zu Chongzhi. Der Computer enthält die bisher größte Anzahl supraleitender Qubits in der Welt und erreichte zweidimensionale programmierbare Quantenwanderungen.

Dies stelle einen weiteren Meilenstein Richtung der Verwirklichung von universellen Quantencomputer dar, welche Experten zufolge beliebige Rechenaufgabe erledigen könnten.

Die Studie wurde von einem Forschungsteam der University of Science and Technology of China (USTC) durchgeführt und am Freitag in der weltweit führenden Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

Das Team entwarf ein 8x8 zweidimensionales, quadratisches, supraleitendes Qubit-Array, das aus 62 funktionalen Qubits besteht, und nutzte dieses Gerät, um hoch genaue Zwei- bzw. Teilchen-Quantenwanderungen zu demonstrieren.

Die Entwicklung derartiger Quantencomputer ist eine der größten Herausforderungen für Spitzenwissenschaftlern der ganzen Welt und brachte ein internationales Wetteifern ins Rollen.

Der US-Technologieriese Google kündigte im Oktober 2019 einen programmierbaren supraleitenden 53-Qubit-Prozessor mit dem Namen Sycamore an und beanspruchte erstmals den Begriff „Quantenüberlegenheit“ für sich.

Mit dem chinesischen 62-Qubit-Prozessor Zu Chongzhi wurde bewiesen, dass China auf dem Gebiet des supraleitenden Quantencomputers mindestens auf dem gleichen Niveau wie die USA sei, so ein Mitglied des Forschungsteams.

Der Leiter des chinesischen Forschungsteams Pan Jianwei ist ein renommierter chinesischer Quantenphysiker, der mit seinem Team unter anderem einen neuen lichtbasierten Quantencomputer-Prototyp namens Jiuzhang entwickelte, und demonstrierte nach den USA als Zweiter „Quantenüberlegenheit“.

Quantencomputer verfügen über eine superschnelle parallele Rechenleistung und beschleunigen die Fähigkeit klassischer Computer zur Lösung wichtiger gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Probleme wie Kryptographie, Big-Data-Optimierung, Materialdesign und Medikamentenanalyse durch spezifische Algorithmen exponentiell.

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 könne beispielsweise in der Verkehrsplanung eingesetzt werden und ermögliche eine umfassende Optimierung der Verkehrsströme in einer Stadt, so die Forscher.

Er könnte zudem im pharmazeutischen Bereich eingesetzt werden, um schnell die vielversprechendste Kombination von Medikamentenmolekülen auszuwählen. Dies sei laut Experten aber erst in ungefähr fünf Jahren möglich.

Die zweidimensionalen programmierbaren Quantenwanderungen, haben des Weiteren potenzielle Anwendungsgebiete in Quantensuchalgorithmen, allgemeinem Quantencomputing und anderen Bereichen, so eine Erklärung des USTC vom Samstag. 

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