Rydberg-Ionen erreichen 97% Fidelity mit schnellen Drei-Qubit-Toren für die Quantencomputing

Rydberg-Ionen erreichen 97% Fidelity mit schnellen Drei-Qubit-Toren für die Quantencomputing

Rydberg-Ionen erreichen 97-prozentige Genauigkeit mit schnellen Drei-Qubit-Gattern für Quantencomputer

Zusammenfassung Forschende haben eine neue Art von Quantencomputer-Gatter entwickelt, das angeregte Ionen nutzt und eine Genauigkeit von über 97 Prozent erreicht – bei deutlich höherer Geschwindigkeit als bestehende Methoden. Damit ebnet der Durchbruch den Weg für leistungsfähigere und zuverlässigere Quantencomputer, die Fehler während komplexer Berechnungen korrigieren können.

Veröffentlichungsdatum 22. Dezember 2025, 11:25 Uhr MEZ

Schlagwörter Forschung, Technologie, Innovation, Informatik, Finanzen, Wearables, Daten- und Cloud-Computing, Kultur & Reisen

Artikeltext Ein Forschungsteam hat ein schnelleres und präziseres Quantencomputer-Gatter auf Basis gefangener Ionen entwickelt. Der von Professor Bastian Hesse an der RWTH Aachen und dem Peter-Grünberg-Institut geleitete Durchbruch erreicht eine Operationsgenauigkeit von über 97 Prozent. Die Methode könnte die Fehlerkorrektur in Quantensystemen verbessern, indem sie hochenergetische Rydberg-Zustände der Ionen nutzt.

Die Forschungsgruppe stellte 2025 ein neuartiges Gatter vor, das Drei-Qubit-Operationen in nur zwei Mikrosekunden durchführt – ein erheblicher Geschwindigkeitsvorteil gegenüber herkömmlichen Techniken. Das Gatter basiert auf angeregten, hochenergetischen Rydberg-Zuständen der gefangenen Ionen und ermöglicht so schnellere und zuverlässigere Berechnungen.

Das Team entwarf und testete ein natives Controlled-Controlled-Z-Gatter (CCZ), das hohe Genauigkeit bewahrt und gleichzeitig deutlich schneller arbeitet als bestehende Lösungen. Simulationen zeigten, dass das Gatter Fehler selbst bei begrenzter Vernetzung zwischen Qubits korrigieren kann. Um Connectivity-Probleme zu überwinden, setzten die Forschenden fehlertolerante SWAP-Gatter ein, um Qubits innerhalb der Ionenfalle zu verschieben. Katrin Bolsmann und ihre Kolleg:innen untersuchten, wie diese Technologie fehlertolerante Quantenfehlerkorrektur unterstützen könnte. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Rydberg-Ionen-Ansatz Quantenberechnungen stabiler und effizienter machen könnte. Die Fähigkeit des Gatters, Fehler zu beheben, ohne Geschwindigkeit einzubüßen, eröffnet neue Möglichkeiten für skalierbare Quantensysteme.

Das neue Gatter erreicht über 97 Prozent Genauigkeit und führt Drei-Qubit-Operationen in Mikrosekunden aus. Dieser Fortschritt könnte zu zuverlässigeren Quantencomputern führen, die Fehler während komplexer Berechnungen korrigieren. Die Forschung legt den Grundstein für künftige Entwicklungen in der fehlertoleranten Quanteninformatik mit gefangenen Ionen.