Nötronen-Atom-Quantencomputing-Roadmap überschreitet physische Qubit-Grenzen

Atom Computing hingegen hat sich für

Atom Computing hingegen hat sich für den anspruchsvolleren Weg mit Strontiumatomen entschieden. Die Qubit-Übergänge zu Rubidium deutlich weniger anfällig für Schwankungen des externen Magnetfelds.

Diese Struktur, die komplexe Lasersysteme erfordert, einschließlich ultravioletter Laserquellen, bietet durch Kohärenzzeiten, die bis zu mehreren Sekunden reichen, einen konkreten Vorteil für tiefe Schaltungen.

Strukturelle Vorteile und Bereichsarchitektur Neutrale Atomsysteme verfügen über zwei grundlegende Vorteile, die mit anderen Methoden schwer zu kopieren sind: die atomische Identität und die Neukonfigurierbarkeit.

Technik und Auswirkungen

Jedes Rubidium-87-Atom ist gemäß den Gesetzen der Physik mit jedem anderen Atom vollständig identisch; es enthält keine Fertigungsfehler und erfordert keine Kalibrierung pro Qubit, wie es bei supraleitenden Chips der Fall ist.

Zudem können Atome während des Betriebs physisch in einen anderen verschoben werden, wodurch softwaredefinierte Verbindungen hergestellt werden können, ohne sich an eine feste Hardware zu binden. Moderne neutrale Atomprozessoren nutzen eine Bereichsarchitektur, die die Atom-Anordnung in drei funktionale Bereiche unterteilt.

Speicherbereiche fangen isolierte Atome auf, während Verschränkungsbereiche die ausgewählten Atome für Zwei-Qubit-Logikgatter-Operationen mittels Rydberg-Anregung bereitstellen. In den Lesebereichen werden die für die Fehlerkorrektur essenziellen Ancilla-Qubits durch optische Fluoreszenz gemessen.

Diese räumliche Trennung ermöglicht es, Messungen

Diese räumliche Trennung ermöglicht es, Messungen in der Mitte des Schaltkreises durchzuführen, ohne den Rest der Berechnung zu stören.

Fehlermanagement und Brancheneentwicklungen Eine der größten Herausforderungen im System ist der Verlustfehler, der entsteht, wenn ein freies Gasmolekül in der Vakuumkammer auf ein Atom trifft oder wenn thermische Energieschwankungen dazu führen, dass ein Atom aus dem Faden entweicht.

Dieser Zustand wird jedoch dank der kontinuierlichen Bildgebung der Detektorsystemarchitektur sofort erkannt. Das verlorene Atom wird durch ein neues Atom ersetzt, das aus einem Magneto-optischen Faden-Reservoir stammt, das ständig benachbarte Hintergrundatome einfängt und abkühlt.

Moegliche Anwendungen

Die logische Berechnung wird durch Fehlerkorrektur-Codes geschützt, die die Information eines logischen Qubits gleichzeitig auf viele physikalische Qubits verteilen. In den Jahren 2025 und 2026 wurden in diesem Bereich kritische Schwellenwerte überschritten. Atom Computing präsentierte das AC1000-System mit über 1.200 vollständig vernetzten Qubits.

Pasqal gelang es, fehlerfreie Anordnungen mit über 1.000 Atomen zu erzeugen, und nahm sein neues System mit einem Stromverbrauch Rechenzentrum CINECA in Betrieb. QuEra plant im Rahmen der Zusammenarbeit mit AWS die Einführung des Libra-Systems bis zum Jahr 2028, das über 256 logische Qubits verfügt und eine logische Fehlerrate aufweist.