Der Technologiekonzern IBM hat einen wichtigen technischen Fortschritt auf dem Weg zu fehlertoleranten Quantencomputern erzielt. Erstmals wurden laut Unternehmen zwei modulare Kryosysteme erfolgreich miteinander verbunden und gemeinsam auf Temperaturen von unter 15 Millikelvin gekühlt. Die neue Architektur soll künftig Hunderte von Quantenchips in einer gemeinsamen ultrakalten Umgebung verbinden und bildet einen zentralen Baustein der Unternehmensstrategie, bis 2029 mit IBM Quantum Starling den ersten fehlertoleranten Quantencomputer der Welt bereitzustellen.
Modulares Kühlsystem schafft Grundlage für größere Quantencomputer
Die neuen Kryomodule sind jeweils mehr als 2,40 Meter hoch und breit und wurden so konstruiert, dass sie sich zu größeren Systemen kombinieren lassen. Erste Tests zeigen, dass die Module innerhalb von weniger als fünf Tagen gemeinsam auf vier Kelvin und anschließend auf unter 15 Millikelvin heruntergekühlt werden können. Damit entsteht eine stabile Umgebung für den Betrieb großer Quantenprozessoren. Gleichzeitig bietet jedes Modul deutlich mehr Platz für Verkabelungen als bisherige IBM-Systeme und schafft damit die Voraussetzung für eine wesentlich höhere Anzahl von Chipverbindungen.
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Neue Kopplungstechnologie verbindet mehrere Quantenchips
Ein wesentlicher Bestandteil der Architektur ist die sogenannte L-Coupler-Technologie. Sie ermöglicht den direkten Datenaustausch zwischen separaten Quantenchips, sodass mehrere Prozessoren gemeinsam als ein leistungsfähigeres Gesamtsystem arbeiten können. Nach der aktuellen Roadmap will IBM diese Technologie bereits bis 2027 nutzen, um einen Quantencomputer mit mindestens 1.000 programmierbaren Qubits aufzubauen. Noch in diesem Jahr sollen dafür die ersten Nighthawk-Prozessoren in die neuen Kryomodule integriert werden.
Modulare Architektur soll Entwicklung beschleunigen
IBM verfolgt mit dem neuen Aufbau einen modularen Ansatz, bei dem einzelne Komponenten unabhängig voneinander getestet, verbessert und ausgetauscht werden können. Dadurch sollen Innovationen bei Hardware, Kühlung und Systemtechnik schneller umgesetzt werden. Gleichzeitig erleichtert die Architektur die schrittweise Skalierung zukünftiger Quantencomputer mit deutlich höheren Qubit-Zahlen, ohne bestehende Systeme vollständig neu entwickeln zu müssen.
Fehlertoleranz bleibt das zentrale Entwicklungsziel
Die neuen Kryosysteme sind Teil von IBMs langfristiger Roadmap für fehlertolerantes Quantencomputing. Neben leistungsfähiger Hardware arbeitet das Unternehmen an Fortschritten bei Fehlerkorrektur, Prozessorarchitektur und Quantenalgorithmen. Mit der erfolgreichen Inbetriebnahme der modularen Kühlinfrastruktur sieht IBM eine weitere zentrale technische Hürde auf dem Weg zu industriell nutzbaren Quantencomputern überwunden und hält an seinem Ziel fest, 2029 ein fehlertolerantes System bereitzustellen.
