Amazon Web Services (AWS) hat mit „Ocelot“ einen neuen Quantenchip vorgestellt, der die Kosten für die Fehlerkorrektur in Quantencomputern um bis zu 90 Prozent senken soll. Entwickelt wurde der Chip vom AWS Center for Quantum Computing am California Institute of Technology. Ocelot könnte eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung skalierbarer, fehlertoleranter Quantencomputer spielen, die komplexe Probleme lösen können, die für klassische Computer unzugänglich sind.
Innovative Architektur für weniger Fehler
Das Design von Ocelot unterscheidet sich grundlegend von bisherigen Ansätzen. AWS setzt auf sogenannte „cat qubits“, die nach Schrödingers berühmtem Gedankenexperiment benannt sind. Diese speziellen Qubits unterdrücken bestimmte Fehlerarten bereits auf physikalischer Ebene, sodass weniger aufwendige Korrekturmechanismen nötig sind. Ocelot kombiniert diese Technologie mit weiteren Fehlerkorrekturmethoden auf einem mikrochipbasierten Design, das sich mit bewährten Halbleiterfertigungstechniken skalieren lässt.
AWS sieht in diesem Ansatz eine Revolution im Hardware-Design: „In der Vergangenheit wurden große Fortschritte erzielt, wenn Hardware von Grund auf neu gedacht wurde. Der Wechsel von der Vakuumröhre zum Transistor hat den Computer in seiner heutigen Form erst möglich gemacht. Ocelot könnte eine ähnliche Rolle für das Quantencomputing spielen“, sagt Oskar Painter, Direktor für Quantenhardware bei AWS.
Fehlertolerante Quantencomputer als Ziel
Eine der größten Herausforderungen im Quantencomputing sind Fehler durch Umwelteinflüsse. Wärme, elektromagnetische Strahlung oder sogar kosmische Strahlen können den empfindlichen Zustand von Qubits stören. Klassische Fehlerkorrekturansätze erfordern oft eine große Anzahl zusätzlicher Qubits, was den Bau leistungsfähiger Quantencomputer enorm verteuert.
AWS geht mit Ocelot einen neuen Weg. „Wir haben unser Design von Anfang an mit dem Fokus auf Fehlerkorrektur entwickelt“, erklärt Painter. „Anstatt nachträglich Lösungen zu integrieren, haben wir die Architektur so gewählt, dass sie von Beginn an robust gegen Fehler ist.“ Dadurch könnte der Aufwand für eine skalierbare Quantenarchitektur drastisch reduziert werden.
Potenzielle Anwendungen und Ausblick
Quantencomputer gelten als Schlüsseltechnologie für verschiedene Anwendungen, darunter schnellere Arzneimittelentwicklung, neue Materialforschung oder optimierte Finanzmodelle. Doch noch sind viele Konzepte in der Entwicklungsphase. Ocelot ist derzeit ein Prototyp, doch AWS sieht darin einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu praktisch einsetzbaren Quantencomputern.
„Wir stehen noch am Anfang, aber Ocelot zeigt, dass wir den richtigen Weg eingeschlagen haben“, so Painter. Die Architektur könnte den Zeitplan für funktionsfähige Quantencomputer um bis zu fünf Jahre beschleunigen. AWS will weiterhin in die Grundlagenforschung investieren und Erkenntnisse aus der Wissenschaft in die eigene Entwicklung einfließen lassen.
Für Interessierte bietet AWS mit Amazon Braket bereits eine Plattform, auf der Entwickler und Wissenschaftler verschiedene Quantencomputer-Technologien testen können. Ocelot könnte in Zukunft ein zentraler Baustein sein, um die nächste Generation von Quantencomputern zu realisieren.
