Physiker am Caltech haben einen neuen Quantencomputer mit 6.100 neutralen Atomen entwickelt. Dies ist der bisher größte seiner Art und ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu fehlertoleranten Quantencomputern. Die Atome werden dabei in einer Gitterstruktur mittels Laser gefangen gehalten.
Der Quantencomputer verwendet Cäsium-Atome, die mit optischen Pinzetten (stark fokussierte Laserstrahlen) gefangen werden. Ein Laserstrahl wird in 12.000 Pinzetten aufgeteilt, um die 6.100 Atome in einer Vakuumkammer zu halten.
Die Forscher konnten die Superposition (der Zustand, in dem ein Qubit mehrere Zustände gleichzeitig einnehmen kann) für etwa 13 Sekunden aufrechterhalten. Dies ist ein Rekord für Hyperfein-Qubits in einem optischen Pinzetten-Array.
Die Manipulation einzelner Qubits erfolgte mit einer Genauigkeit von 99,98 %. Das Team demonstrierte, dass es Atome über Hunderte von Mikrometern innerhalb des Arrays bewegen kann, während die Superposition erhalten bleibt. Dies ist wichtig für die Fehlerkorrektur.
Laut Professor Manuel Endres von Caltech sind nun die Bausteine für große, fehlertolerante Quantencomputer vorhanden. Die Forschung wurde in der Fachzeitschrift *Nature* veröffentlicht.
Das Team plant, die Qubits in einen Zustand der Verschränkung zu bringen, was für vollständige Quantenberechnungen notwendig ist. Dieser Erfolg ist ein wichtiger Schritt hin zu großen, fehlertoleranten Quantencomputern.
Die Studie wurde von verschiedenen staatlichen und privaten Einrichtungen finanziert, darunter die Gordon and Betty Moore Foundation, die National Science Foundation, das U.S. Department of Energy und DARPA.
