Bau eines Quantencomputers, Qubit für zerbrechliches Qubit

Praktisch alle modernen Computer, vom billigen Mikrocontroller in Ihrer Spülmaschine bis hin zu High-Tech-Hardware, die Zahlen für Systeme der künstlichen Intelligenz verarbeitet, basieren auf Versionen derselben Technologie: Siliziumplatten mit mikroskopischen Strukturen, die Transistoren genannt werden. Elektronische Schaltkreise mit Transistoren können schnell und zuverlässig zwischen zwei Zuständen umschalten, die üblicherweise mit „0“ und „1“ bezeichnet werden. Dies ermöglicht es ihnen, Bits, die Grundeinheiten der Information, zu speichern und zu manipulieren.

Quantencomputer haben das Potenzial, Informationen auf neue und leistungsfähigere Weise jenseits von bloßen 1en und 0en zu verarbeiten und bestimmte Probleme zu lösen, die für ihre gewöhnlichen „klassischen“ Cousins zu schwierig sind. Aber der Bau einer Maschine, die leistungsstark genug ist, um dieses Versprechen zu erfüllen, bleibt eine gewaltige Herausforderung. Das Quantencomputing hat seinen Transistor-Moment noch nicht erlebt, und Forscher erforschen noch immer viele verschiedene Ansätze zur Entwicklung von Quantenhardware.

Aktuelle Ansätze unterscheiden sich in erster Linie darin, welche physikalischen Systeme sie als Qubits verwenden, die elementaren Bausteine von Quantencomputern. Im Gegensatz zu Schaltkreisen, die klassische Bits speichern, können Qubits seltsame Phänomene wie Superposition und Verschränkung aufweisen, die ihnen zusätzliche Rechenleistung verleihen. Aber diese Quanteneffekte sind auch sehr fragil und werden leicht durch Streuwechselwirkungen zwischen Qubits und der Umgebung gestört. Jede vorgeschlagene Qubit-Technologie versucht, zwei Eigenschaften in Einklang zu bringen, die gleichzeitig nur schwer zu erreichen sind: Qubits müssen von äußeren Störungen isoliert sein, aber für Forscher leicht zu manipulieren sein.