Quantencomputer lernt fehlerfrei Rechnen

Forscher um RWTH-Physiker Professor Markus Müller und von der Universität Innsbruck haben gemeinsam kompletten Bausatz für fehlertolerantes Quantenrechnen im Labor demonstriert. Damit Quantencomputer für die Praxis taugen, müssen Fehler erkannt und korrigiert werden. Ein Team der RWTH Aachen hat in Zusammenarbeit mit Experimentalphysikern der Universität Innsbruck erstmals ein universelles Set von Rechenoperationen auf fehlertoleranten Quantenbits umgesetzt und damit gezeigt, wie ein Algorithmus auf einem Quantencomputer programmiert werden kann, damit Fehler das Ergebnis nicht verfälschen. Die hohe Präzision moderner Computer hat das Auftreten von Fehlern während der Datenverarbeitung und -speicherung zu einer Seltenheit werden lassen. Für kritische Anwendungen, bei welchen schon einzelne Fehler schwerwiegende Folgen haben können, werden jedoch immer noch Fehlerkorrekturmechanismen, die auf Redundanz der verarbeiteten Daten basieren, eingesetzt. Quantencomputer sind deutlich anfälliger für Störungen und werden damit wohl immer auf Fehlerkorrekturmechanismen angewiesen sein, weil Fehler sich sonst unkontrolliert im System ausbreiten und Information verloren geht. Weil die Quantenphysik es verbietet, Quanteninformation zu kopieren, muss ein logisches Quantenbit auf einen verschränkten Zustand mehrerer physikalischer Systeme, zum Beispiel einzelner Atome, verteilt werden, um die notwendige Redundanz zu erreichen.