Rydberg-Ionen erreichen 97% Fidelity mit schnellen Drei-Qubit-Toren für die Quantencomputing

Rydberg-Ionen erreichen 97% Fidelity mit schnellen Drei-Qubit-Toren für die Quantencomputing

Rydberg-Ionen erreichen 97-prozentige Genauigkeit mit schnellen Drei-Qubit-Gattern für Quantencomputer

Zusammenfassung 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. Dies ebnet den Weg für leistungsfähigere und zuverlässigere Quantencomputer, die Fehler während Berechnungen korrigieren können.

Veröffentlichungsdatum 22. Dezember 2025, 11:25 Uhr

Schlagwörter Forschung, Technologie, Innovation, Informatik, Finanzen, Wearables, Daten- und Cloud-Computing, Kultur & Reisen

Artikeltext Ein Forscherteam hat einen Durchbruch in der Quanteninformatik erzielt: Mit einer schnelleren und effizienteren Methode zur Fehlerkorrektur konnten sie die Genauigkeit von Operationen mit drei Qubits auf über 97 Prozent steigern. Dafür nutzten sie gefangene Ionen, die in hochenergetische Rydberg-Zustände angeregt wurden. Der neue Ansatz könnte den Bau zuverlässigerer und skalierbarer Quantencomputer in Zukunft ermöglichen.

Die von Katrin Bolsmann und Thiago L. M. Guedes geleitete Studie konzentriert sich auf eine innovative Methode für fehlertolerante Quantenoperationen. Durch die Anregung gefangener Ionen in Rydberg-Zustände gelang es dem Team, hochpräzise Mehr-Qubit-Gatter in nur zwei Mikrosekunden zu realisieren – deutlich schneller als bisherige Techniken. Zudem entfällt die Notwendigkeit präziser Messungen, die oft Fehler einführen.

Ein zentraler Erfolg war die Umsetzung eines messungsfreien Bacon-Shor-Codes, einer Form der Quantenfehlerkorrektur. Die Forscher zeigten, dass zuverlässige Berechnungen selbst mit begrenzten Verbindungen zwischen Qubits möglich sind. Simulationen bestätigten die Machbarkeit dieses Ansatzes an einer linearen Ionenkette mit einem Neun-Qubit-System. Zudem stellten sie ein neues Verfahren für die Implementierung eines nativen kontrolliert-kontrollierten-Z-Gatters mit mikrowellenmodulierten Rydberg-Ionen vor. Diese Methode übertrifft aktuelle Alternativen und bietet einen klareren Pfad zur skalierbaren Quanteninformatik. Zwar sind weitere Reduzierungen physikalischer Gatterfehler nötig, um den vollen Quantenvorteil zu erreichen, doch die Arbeit legt ein solides Fundament für künftige Entwicklungen.

Die Studie etabliert Rydberg-Ionen-Gatter als leistungsstarkes Werkzeug für die praktische Quantenfehlerkorrektur. Die demonstrierte Genauigkeit und Geschwindigkeit verbessern bestehende Methoden und bieten einen effizienteren Weg zum Aufbau robuster Quantensysteme. Diese Erkenntnisse bringen die Forschung einen Schritt näher an die Bewältigung zentraler Herausforderungen der fehlertoleranten Quantenberechnung.