06-03-2025
06-03-2025
Der chinesische Quantenphysiker Zhu Xiaobo (1. v. l.) diskutiert am 3. März 2025 mit seinen Studenten in einem Labor in Hefei in der ostchinesischen Provinz Anhui. (Dai Rui/Xinhua)
Chinesische Wissenschaftler haben am Montag einen supraleitenden Quantencomputer-Prototyp namens „Zuchongzhi 3.0“ mit 105 Qubits vorgestellt und damit einen Durchbruch bei Chinas Fortschritten im Quantencomputing erzielt.
Diese Leistung stellt gleichzeitig einen neuen Rekord für Quantenberechnungen in supraleitenden Systemen dar.
Der von den chinesischen Quantenphysikern Pan Jianwei, Zhu Xiaobo und Peng Chengzhi entwickelte „Zuchongzhi 3.0“ verfügt über 105 lesbare Qubits und 182 Koppler. Er verarbeitet Quanten-Zufallsschaltungen mit einer Geschwindigkeit, die eine Billiarde Mal schneller ist als die des leistungsstärksten Supercomputers der Welt und eine Million Mal schneller als die neuesten Ergebnisse von Google, die im Oktober 2024 in „Nature“ veröffentlicht wurden.
Der Quantenvorteil, der auch als „Quantenüberlegenheit“ bezeichnet wird, bezieht sich auf den Punkt, an dem Quantencomputer die fortschrittlichsten klassischen Supercomputer bei bestimmten Aufgaben übertreffen. Dieser Meilenstein bestätigt nicht nur die Machbarkeit von Quantencomputern, sondern dient auch als direkter Indikator für die Forschungsstärke einer Nation auf diesem Gebiet.
Derzeit sind China und die Vereinigten Staaten die beiden weltweiten Spitzenreiter in der Quantencomputerforschung, wobei jedes Land abwechselnd bahnbrechende Fortschritte vorweisen kann.
Diese von der University of Science and Technology of China zur Verfügung gestellte schematische Darstellung zeigt den Chip des „Zuchongzhi 3.0“. (University of Science and Technology of China/Handout via Xinhua)
2019 und 2020 brachten die Vereinigten Staaten bzw. China ihre Quantencomputer-Prototypen „Sycamore“ und „Jiuzhang“ auf den Markt und erreichten damit die Quantenvorherrschaft. Im Jahr 2021 entwickelte China erfolgreich ein programmierbares supraleitendes 66-Qubit-Quantencomputersystem mit dem Namen „Zuchongzhi 2.1“ und ist damit das erste Land, das einen Quantencomputer-Vorsprung auf zwei technischen Hauptwegen erreicht.
Nach Angaben des Forschungsteams verbessert „Zuchongzhi 3.0“ die wichtigsten Leistungskennzahlen im Vergleich zu seinem Vorgänger „Zuchongzhi 2.1“ erheblich und erreicht damit ein weltweit führendes Niveau der Quantenrechenleistung.
Die Studie wurde online in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht. Die Gutachter lobten die Arbeit und bezeichneten sie als „Benchmarking eines neuen supraleitenden Quantencomputers, der sich auf dem neuesten Stand der Technik befindet“ und „eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem früheren 66-Qubit-Gerät“ darstellt.
Die weltweite wissenschaftliche Gemeinschaft hat einen dreistufigen Fahrplan für die experimentelle Entwicklung von Quantencomputern aufgestellt. Der erste Schritt ist das Erreichen der Quantenüberlegenheit. Der zweite Schritt beinhaltet die Entwicklung von Quantensimulatoren mit Hunderten von kontrollierbaren Qubits, um reale Probleme zu lösen, die über die Fähigkeiten von Supercomputern hinausgehen. Der dritte Schritt konzentriert sich auf die wesentliche Verbesserung der Qubit-Kontrollpräzision, der Integrationsskala und der Fehlerkorrektur, um programmierbare, universell einsetzbare Quantencomputer zu entwickeln.
Der Quantenvorteil stellt eine entscheidende Grundlage für kurzfristige Anwendungen und eine skalierbare Quantenfehlerkorrektur dar, die beide für die Zukunft der praktischen Quanteninformatik wesentlich sind.
Der chinesische Quantenphysiker Zhu Xiaobo (R) diskutiert mit einem Studenten in einem Labor in Hefei in der ostchinesischen Provinz Anhui am 3. März 2025. (Dai Rui/Xinhua)
Das Forschungsteam von „Zuchongzhi 3.0“ erforscht aktiv verschiedene Richtungen, darunter Quantenfehlerkorrektur, Quantenverschränkung, Quantensimulation und Quantenchemie.
Laut Zhu führt das Team derzeit Forschungen zur Oberflächencode-Fehlerkorrektur mit einem Codeabstand von sieben durch, die nach weiteren Fortschritten auf neun und elf ausgeweitet werden sollen, um den Weg für die Integration und Kontrolle von Qubits in großem Maßstab zu ebnen.
