Quantencomputer sind keine reine Zukunftsmusik mehr, sondern nähern sich mit großen Schritten der praktischen Anwendung. Ein aktuelles Ziel in der Forschung ist die Skalierung auf 400 Qubits – ein Meilenstein, der die Rechenleistung für komplexe wissenschaftliche und wirtschaftliche Probleme exponentiell steigern würde.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Bits, die nur 0 oder 1 sein können, nutzen Qubits (Quanten-Bits) Phänomene der Quantenmechanik, wie die Superposition, um gleichzeitig mehrere Zustände darzustellen. Diese Eigenschaft ermöglicht Quantencomputern, Berechnungen parallel durchzuführen, was die Geschwindigkeit und Komplexität der lösbaren Aufgaben dramatisch erhöht.
Die aktuelle Herausforderung liegt in der Skalierung und der Verbesserung der Güte (Zuverlässigkeit) der Qubits. Bisher erfordert jedes Qubit in vielen Architekturen einen eigenen, hochspezialisierten Signalgenerator. Bei 400 Qubits wäre dieser Ansatz aus Kosten- und Platzgründen nicht tragbar. Forschende arbeiten daher an Multikanal-Signalgeneratoren, die in der Lage sind, 16 oder mehr Qubits gleichzeitig anzusteuern. Dies erfordert die Entwicklung hochkomplexer Programmierungen für handelsübliche Logikbausteine.
Parallel dazu gibt es wichtige Fortschritte bei den Materialgrundlagen. Siliziumbasierte Quantenbit-Schaltkreise haben bereits eine Zuverlässigkeit von über 99 Prozent erreicht – die magische Schwelle, die als notwendig für die Fehlererkennung und -korrektur in größeren Systemen gilt. Solche Durchbrüche bei der Fehlertoleranz sind entscheidend, da das Kombinieren einzelner Qubits zu logischen Gattern die Fehlerrate bisher stets erhöht hat.
Der Wettlauf um die Vormachtstellung im Quantencomputing ist in vollem Gange. Wenn die Forschungsteams die Hürde der Skalierung und der Fehleranfälligkeit bei großen Qubit-Zahlen erfolgreich meistern, wird die Alltagstauglichkeit und Integration von Quantencomputern in die Cloud-Infrastrukturen in greifbare Nähe rücken.