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

Rydberg-Ionen erreichen 97% Fidelity mit schnellen Dreiqubit-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 – bei deutlich höherer Geschwindigkeit als bestehende Methoden. Damit ebnen sie den Weg für leistungsfähigere und zuverlässigere Quantencomputer, die Fehler während Berechnungen korrigieren können.

Veröffentlichungsdatum 22. Dezember 2025, 11:25 Uhr MEZ

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

Artikeltext Ein Durchbruch in der Quanteninformatik gelingt mit angeregten Ionen, die schnellere und präzisere Quantengatter ermöglichen. Forscher haben eine Methode entwickelt, die eine Genauigkeit von über 97 Prozent erreicht und dabei deutlich schneller arbeitet als herkömmliche Systeme. Der Ansatz nutzt hochenergetische Rydberg-Zustände, um die Fehlerkorrektur in Quantenbauelementen zu verbessern.

Das Team konzentrierte sich auf gefangene Ionen, die in Rydberg-Zustände angeregt werden und so starke, langreichweitige Dipol-Wechselwirkungen ermöglichen. Durch diese Zustände entstanden hochpräzise Mehr-Qubit-Gatter, die Operationen in nur zwei Mikrosekunden abschließen – deutlich schneller als bei traditionellen Verfahren. Die Gatter, darunter CZ-, CCZ- und Ein-Qubit-Rotationen, wurden wegen ihrer Skalierbarkeit und geringen Fehlerraten ausgewählt.

Um die begrenzte Konnektivität in linearen Ionenfallen zu überwinden, setzten die Forscher fehlertolerante SWAP-Gatter ein. Diese ermöglichen eine effiziente Neuordnung der Qubits und verbessern so die Leistung bei der Fehlerkorrektur. Kern ihrer Arbeit war die Anwendung des Bacon-Shor-Codes, eines Schemas ähnlich den Oberflächen-Codes, um praktische Quantenfehlerkorrektur auf realer Hardware zu demonstrieren.

Simulationen zeigten, dass die neue Methode die Fehlertoleranz deutlich steigern kann. Der Ansatz kombiniert Rydberg-Ionen-Technologie mit etablierten Fehlerkorrekturtechniken und bietet so einen vielversprechenden Weg zu zuverlässigeren Quantencomputern.

Die Studie präsentiert ein funktionierendes System mit über 97 Prozent Gattergenauigkeit und kurzen Operationszeiten. Durch die Integration von Rydberg-Ionen-Gattern mit dem Bacon-Shor-Code hat das Team einen gangbaren Weg aufgezeigt, um die Quantenfehlerkorrektur zu optimieren. Diese Ergebnisse könnten den Grundstein für stabilere und skalierbarere Quantencomputer der Zukunft legen.