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Alex Greene arbeitet daran, supraleitende Quantencomputer genauer zu machen. Dabei spielt dieser Verdünnungskühlschrank  eine wichtige Rolle.
Foto: Jake Belcher, MIT
Alex Greene arbeitet daran, supraleitende Quantencomputer genauer zu machen. Dabei spielt dieser Verdünnungskühlschrank eine wichtige Rolle.

Hardware

Fehlerrate bei Quantencomputern senken

Noch liefern Quantencomputer eine viel zu hohe Fehlerrate. Um die Fehler zu verringern, werden sie am MIT getarnt.

Quantencomputer sollen eines Tages Probleme lösen, die heutige Computer nicht bewerkstelligen. Die Manipulation von Hardware, damit sie ein Quantenverhalten zeigt, ist jedoch schwierig. Derzeit kämpfen Quantencomputer mit hohen Fehlerraten, die die Länge und Komplexität ihrer Programme begrenzen. Die meisten experimentellen Forschungen im Bereich der Quanteninformatik konzentrieren sich auf die Behebung dieser Fehler. Auch Alex Green. Der Doktorand am MIT arbeitet daran, supraleitende Quantencomputer genauer zu machen, indem er die Auswirkungen der Fehler verringert.

Kälter geht fast nicht

Im Gegensatz zu amtombasierten Quatencomputern arbeiten supraleitende (superconduction) Quantencomputer Strom, der durch elektrische Schaltkreise fließt. Um diese Schaltkreise zu steuern, müssen die Forscher lediglich elektrische Signale senden. Das bedeutet, dass die Forscher in Greens Team Experimente mit supraleitenden Schaltkreisen durchführen. Damit diese Schaltkreise funktionieren, müssen sie auf extrem niedrige Temperaturen heruntergekühlt werden, um genau zu sein auf -273,13° C. Das sind nur 0,02° von der kältesten möglichen Temperatur im Universum entfernt.

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Hier kommt ein spezieller Verdünnungskühlschrank ins Spiel. Er sieht aus wie ein lang gestreckter Kronleuchter mit einer Reihe von Goldscheiben, die durch dünne Silberrohre verbunden sind, und kostet eine halbe Million US-Dollar. Die Rohre transportieren ein teures und seltenes Gasgemisch für die Kühlung des Kühlschranks.

Fehler austricksen

In der Quanteninformatik gibt es zwei Kategorien von Fehlern: inkohärente und kohärente. Erstere sind zufällige Fehler, die auch auftreten, wenn der Quantencomputer im Leerlauf ist. Kohärente Fehler hingegen werden durch eine unvollkommene Steuerung des Systems verursacht und sind die Hauptverursacher von Ungenauigkeiten. Um kohärenter Fehler zu vermeiden, wendet Greene eine clevere Taktik an: Er tarnt sie so, dass sie wie inkohärente Fehler aussehen. Denn: Wenn man strategisch ein wenig Zufälligkeit in supraleitende Schaltkreise einführt, kann man erreichen, dass sich kohärente Fehler genauso langsam zusammensetzen wie inkohärente Fehler. Auch andere Forscher setzen die Zufallstaktik ein, jedoch nicht auf  unterschiedliche Weise. Aber alle verfolgen das selbe Ziel: genauere supraleitende Quantencomputer.

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