Wissenschaftler des Russischen Quantenzentrums und des Physikalischen Instituts Lebedew der Russischen Akademie der Wissenschaften haben einen Prototyp eines Quanten-Ionen-Computers vorgestellt.

Die Forscher entwickelten ein System mit vier Qubits, ohne die Anzahl der Ionen zu erhöhen. Stattdessen verwendeten sie eine originelle Technologie zur Skalierung von Quantenprozessoren mit mehrstufigen Informationsträgern - Qubits.

In klassischen Rechengeräten werden alle Informationen in Bits zerlegt - 0 oder 1. In Quantencomputern ist die kleinste Informationseinheit jedoch ein Quantenbit (Cubit), das sich in beiden Zuständen - 0 und 1 - gleichzeitig befinden kann, erklärt der Pressedienst von Rosatom.

Die Anzahl der Zustände, in denen sich ein Quantenprozessor befinden kann, steigt rasch mit der Anzahl der Qubits, da diese miteinander verbunden werden können. Diese Eigenschaft ermöglicht es Quantengeräten, verschiedene Rechenaufgaben um Größenordnungen schneller zu lösen als klassische Computer und Supercomputer

Es gibt jedoch auch erweiterte Versionen von Qubits - Qubits, die in der Lage sind, sich gleichzeitig in drei Zuständen (Kutriten) oder in vier Zuständen (Kukwarts) zu befinden. Russische Physiker haben ein System aus zwei Kukwarts gebaut, das vier Qubits entspricht.

"Während des Experiments fingen die Forscher zwei Ionen in einer Vakuumkammer ein und benutzten einen Laser, um eine Reihe von Ein-Qubit-Operationen über sie auszuführen, eine Zwei-Qubit-Operation innerhalb eines Kutrits und eine Zwei-Teilchen-Verschränkungsoperation (Möllmer-Sorenson). Auf diese Weise konnten wir zeigen, dass die Qualität von Operationen zwischen Qubits, die in einer Quadik verbunden sind, besser ist als die von Operationen an unabhängigen Teilchen, was in Zukunft eine bessere Qualität bei der Implementierung von Quantenalgorithmen ermöglichen wird", so der Pressedienst.

In diesem Jahr hat Rosatom mehr als sechs Milliarden Rubel für die Entwicklung von Quantentechnologien und die Schaffung der notwendigen Forschungsinfrastruktur ausgegeben, wofür Ausrüstung gekauft und das erste Labor besetzt wurde. Insgesamt werden bis 2024 mehr als 23 Milliarden Rubel an Haushalts- und außerbudgetären Mitteln für die Schaffung eines Quantencomputers bereitgestellt, sagte die Direktorin für Digitalisierung bei Rosatom Ekaterina Solntseva.

Hergestellt in Russland // Hergestellt in Russland

Autorin: Ksenia Gustowa