Forscher der Toshiba Corporation (TOKYO: 6502) haben bei der Quantencomputer-Architektur einen Durchbruch erzielt: Das grundlegende Konzept für einen Doppel-Transmon-Koppler, der die Geschwindigkeit und Genauigkeit beim Quantencomputing mit steuerbaren Kopplern verbessern wird. Der Koppler ist ein entscheidendes Teil, wenn es um die Leistung von supraleitenden Quantencomputern geht.
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Conceptual diagram of a superconducting quantum computer (Graphic: Business Wire)
Steuerbare Koppler in einem supraleitenden Quantencomputer verbinden zwei Qubits und führen Quantenberechnungen aus, indem sie die Kopplung zwischen ihnen an- und ausschalten. Aktuelle Technologien können die Kopplung von Transmon-Qubits mit nahen Frequenzen ausschalten, jedoch ist dies aufgrund von Überlagerungen für Störungen fällig, die bei einem der Qubits auftreten, wenn das andere Qubit mit elektromagnetischen Wellen für Steuerungszwecke bestrahlt wird. Außerdem können aktuelle Technologien die Kopplung von Qubits mit sehr unterschiedlichen Frequenzen nicht komplett ausschalten, was zu Fehlern aufgrund von residualer Kopplung führt.
Toshiba hat vor Kurzem einen Doppel-Transmon-Koppler konzipiert, der die Kopplung zwischen Qubits mit sehr unterschiedlichen Frequenzen komplett an- und ausschalten kann. Das vollständige Anschalten ermöglicht Hochgeschwindigkeits-Quantenrechnen mit starker Kopplung, während das vollständige Ausschalten residuale Kopplung eliminiert, was die Geschwindigkeit und Genauigkeit des Quantenrechnens verbessert. Simulationen mit der neuen Technologie haben gezeigt, dass sie Zwei-Qubit-Gates, grundlegende Operationen beim Quantenrechnen, mit einer Genauigkeit von 99,99 % und einer Verarbeitungszeit von nur 24 ns ermöglicht.
Der Doppel-Transmon-Koppler von Toshiba kann auf Transmon-Qubits mit fester Frequenz angewendet werden und ermöglicht hohe Stabilität sowie müheloses Design. Er ist der erste, der die Kopplung zwischen Transmon-Qubits mit fester Frequenz und sehr unterschiedlichen Frequenzen, die komplett an- oder ausgeschaltet werden können, erlaubt und ein präzises Zwei-Qubit-Hochgeschwindigkeits-Gate bietet.
Die Technologie soll die Verwirklichung von leistungsfähigeren Quantencomputern voranbringen, die beispielsweise zur Erzielung von Kohlenstoffneutralität und zur Entwicklung neuer Arzneimittel beitragen werden. Einzelheiten zu der Technologie werden in den USA am 15. September im Journal Physical Review Applied der American Physical Society (https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.18.034038) veröffentlicht.
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Über Toshiba
Die Toshiba Corporation leitet eine internationale Unternehmensgruppe, die Wissen und Ressourcen aus über 140 Jahren Erfahrung in verschiedenen Branchen – von Energie über soziale Infrastruktur bis hin zu elektronischen Geräten – mit herausragenden Kompetenzen in den Bereichen Informationsverarbeitung, digitale Technologien sowie KI-Technologien verbindet. Diese charakteristischen Stärken unterstützen Toshsibas fortlaufende Entwicklung zu einem Infrastruktur-Dienstleistungsunternehmen, das Datennutzung und Digitalisierung fördert, und zu einem der weltweit führenden auf Cyber-physische Systeme spezialisierten Technologieunternehmen. Für Toshiba entscheidend ist dabei die grundlegende Verpflichtung der Toshiba Group: „Den Menschen verpflichtet, der Zukunft verpflichtet“. Das Unternehmen trägt mit Services und Lösungen, die in eine bessere Welt führen, zur positiven Weiterentwicklung der Gesellschaft bei. Der Konzern und seine 120.000 Mitarbeiter weltweit haben im Geschäftsjahr 2021 einen Jahresumsatz in Höhe von 3,3 Billionen Yen (27,4 Milliarden US-Dollar) erzielt.
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