Rydberg-Ionen erreichen 97% Treue mit schnellen Dreiqubit-Toren für die Quantencomputing
Annerose Kensy
Rydberg-Ionen erreichen 97% Treue mit schnellen Dreiqubit-Toren für die Quantencomputing
Rydberg-Ionen erreichen 97-prozentige Genauigkeit mit schnellen Drei-Qubit-Gattern für Quantencomputer
Vorspann Wissenschaftler haben eine neue Art von Quantencomputer-Gatter entwickelt, das angeregte Ionen nutzt und eine Genauigkeit von über 97 Prozent erreicht – und dabei deutlich schneller arbeitet als bestehende Methoden. Damit ebnet es den Weg für leistungsfähigere und zuverlässigere Quantencomputer, die Fehler während Berechnungen korrigieren können.
22. Dezember 2025, 11:25 Uhr
Ein Forscherteam hat ein schnelleres und präziseres Quantencomputer-Gatter auf Basis gefangener Ionen konstruiert. Ihre Methode, die eine Genauigkeit von über 97 Prozent erreicht, nutzt hochenergetische Rydberg-Zustände, um Operationen an drei Qubits durchzuführen. Der Durchbruch wurde in einer Studie aus dem Jahr 2025 beschrieben, die von Wissenschaftlern der Universität Bonn und kooperierenden Einrichtungen geleitet wurde.
An dem Projekt arbeiteten Philipp Siegele, Pascal Weckauf, Yuri Minogin, Norman P. Merkel und Ferdinand Schmidt-Kaler. Ihr Ansatz regt Ionen in Rydberg-Zustände an, wodurch Drei-Qubit-Operationen in nur zwei Mikrosekunden ablaufen – deutlich schneller als bei herkömmlichen Verfahren. Trotz der hohen Geschwindigkeit bleibt die Fehlerrate gering, sodass die Gatter bestehende Methoden übertreffen.
Um die Fehlerkorrektur zu verbessern, führte das Team fehlertolerante SWAP-Gatter ein. Diese verschieben Qubits innerhalb der Ionenfalle, gleichen begrenzte Vernetzungsmöglichkeiten aus und ermöglichen eine zuverlässige Fehlermeldung. Simulationen bestätigten später, dass ein messfreies Fehlerkorrekturverfahren auf Basis des Bacon-Shor-Codes in einer linearen Ionenkette funktionieren könnte.
Allerdings wiesen die Forscher darauf hin, dass eine Skalierung dieser Methode auf größere Systeme in gerader Anordnung unpraktisch wäre. Stattdessen schlagen sie vor, Ionen für künftige Entwicklungen in zwei- oder dreidimensionalen Strukturen anzuordnen. Ihre Arbeit untersucht zudem, wie Rydberg-Ionen-Gatter die fehlertolerante Quantenfehlerkorrektur in realer Hardware unterstützen könnten.
Die Studie zeigt einen praktischen Weg auf, um Quantenfehlerkorrektur mit aktueller Technologie umzusetzen. Durch die Kombination hochgeschwindigkeitsfähiger Rydberg-Gatter mit fehlertoleranten Techniken hat das Team sowohl die Genauigkeit als auch die Effizienz verbessert. Künftige Forschungen werden sich auf die Erweiterung der Systemkapazität durch komplexere Ionenanordnungen konzentrieren.
