Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Qubits: Gegen den Quanten-Fehlerteufel

Die ungewöhnlichen Eigenschaften, die Quantencomputer besonders leistungsfähig machen, bedingen gleichzeitig ihre größte Schwäche: die extreme Störungsanfälligkeit. Neue Techniken sollen die Fehler nun schneller beheben, als sie sich ansammeln können.
Die Informatiker haben gezeigt, dass man –gerade in der Quantenmechanik – Unendlichkeiten nicht immer durch große endliche Systeme annähern kann.

Fehler sind unausweichlich. Sie begleiten unser alltägliches Leben: Man macht sie beim Autofahren, Kochen oder Kommunizieren. Auch im professionellen Kontext begegnet man ihnen, sei es in der Bildverarbeitung oder bei Rechenaufgaben. Fehler auszubessern und sie möglichst selten eintreten zu lassen, ist notwendig für das Funktionieren von Geräten, aber auch der Gesellschaft als Ganzes.

Glücklicherweise sind die meisten Systeme nicht auf exakte Präzision angewiesen. Man kann beispielsweise eine leicht zerkratzte DVD abspielen, und QR-Codes bleiben lesbar, selbst wenn sie unscharf oder verzerrt sind. Daten, die Raumsonden im All aufnehmen, legen hunderte Millionen Kilometer zur Erde zurück und erscheinen trotzdem erstaunlich scharf auf unseren Bildschirmen. All das ist dank ausgeklügelter Korrekturmethoden möglich, die inzwischen zu den wichtigsten Konzepten der Informationstechnologie zählen. Fehler sind zwar unvermeidlich, aber behebbar.

In den letzten Jahren ist die Fehlerkorrektur durch den Aufstieg der Quantencomputer wieder in den Fokus der wissenschaftlichen Aufmerksamkeit gerückt. Indem die neuartigen Maschinen die Gesetze der Quantenphysik nutzen, können sie einige Probleme lösen, die für klassische Computer nicht zu bewältigen sind. Das eröffnet enorme Möglichkeiten in nahezu allen Anwendungsbereichen – von der Medikamentenherstellung bis zu Verkehrssimulationen. Allerdings sind die Geräte extrem anfällig: Es können Fehler auftreten, die gewöhnlichen Rechnern völlig fremd sind …

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Wer lebt am Grund des Nordpols?

Die Tiefsee rund um den Nordpol ist einer der am wenigsten erforschten Orte der Erde. Begleiten Sie das Forschungsschiff »Polarstern« auf seiner Expedition und entdecken Sie Artenvielfalt und Auswirkungen des Eisrückgangs auf das Ökosystem. Das alles und noch viel mehr in »Spektrum - Die Woche«!

Spektrum - Die Woche – Selbsthilfe aus dem Schädelknochen

Immuntherapien haben Fortschritte bei der Behandlung verschiedener Krebsarten erzielt, Hirntumoren blieben jedoch weitgehend resistent. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass unser Gehirn über Immunzellen zu verfügen scheint, die sich im Knochenmark der Schädeldecke ansammeln und Tumoren bekämpfen.

Spektrum - Die Woche – Klimakonferenz in Trumps Schatten

Am 11. November begann die 29. Klimakonferenz der Vereinten Nationen (COP29). Angesichts steigender CO₂-Emissionen und erschöpfter natürlicher Puffer wie Wälder und Ozeane steht die Weltgemeinschaft vor großen Herausforderungen.

  • Quellen

Altman, E. et al.: Quantum simulators: Architectures and opportunities. Physical Review X Quantum 2, 2021

Bravyi, S. et al.: Mitigating measurement errors in multiqubit experiments. Physical Review A 103, 2021

Bravyi, S., Kitaev, A.: Universal quantum computation with ideal Clifford gates and noisy ancillas. Physical Review A 71, 2005

Eastin, B., Knill, E.: Restrictions on transversal encoded quantum gate sets. Physical Review Letters 102, 2009

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.