Die meisten Quantencomputer verwenden binäre Kodierung, um Informationen in Qubits zu speichern – dem Quantenanalogon der klassischen Bits 0 oder 1. Die Beschränkung auf binäre Systeme verhindert, dass diese Geräte ihr wahres Potenzial ausschöpfen.
Vor diesem Hintergrund hat ein Team um Thomas Monz von der Abteilung für Experimentalphysik der Universität Innsbruck hat erfolgreich einen Quantencomputer entwickelt, der beliebige Berechnungen mit sogenannten Quantenziffern (Qudits) durchführen kann.
Mit einer ähnlichen Leistung wie ein Qubit QuantenprozessorenDieser Ansatz ermöglicht die native Simulation hochdimensionaler Quantensysteme und effizientere Implementierung von Qubit-basierten Algorithmen.
Dieser neue Quantencomputer speichert Informationen in einzelnen gefangenen Kalziumatomen. Jedes Atom besteht aus acht verschiedenen Zuständen. Normalerweise werden nur zwei dieser Zustände zum Speichern von Informationen verwendet. Tatsächlich sind fast alle vorhanden Quantencomputer haben Zugriff auf mehr Quantenzustände, als sie für Berechnungen verwenden.
Thomas Monz sagte: „Fast alle existierenden Quantencomputer haben Zugriff auf mehr Quantenzustände als sie für die Berechnung verwenden. Wir haben einen Quantencomputer entwickelt, der das volle Potenzial dieser Atome durch Rechnen mit Qudits nutzen kann. Im Gegensatz zum klassischen Fall führt die Verwendung mehrerer Zustände nicht dazu, dass der Computer weniger zuverlässig ist. Quantensysteme haben von Natur aus mehr als zwei Zustände, und wir haben gezeigt, dass wir sie alle gleich gut kontrollieren können.“
Martin Ringbauer, ein Experimentalphysiker aus Innsbruck, Österreich, sagte, „Andererseits werden viele der Aufgaben, die Quantencomputer erfordern, wie etwa Probleme in der Physik, Chemie oder den Materialwissenschaften, natürlich auch in der qudit-Sprache ausgedrückt. Wenn man sie in Qubits umwandelt, sind sie für heutige Quantencomputer oft zu kompliziert. Die Arbeit mit mehr als Nullen und Einsen ist nicht nur für den Quantencomputer, sondern auch für seine Anwendungen ganz natürlich und ermöglicht es uns, das wahre Potenzial von Quantensystemen auszuschöpfen.“
Journal Referenz:
- Ringbauer, M., Meth, M., Postler, L. et al. Ein universeller Qudit-Quantenprozessor mit eingefangenen Ionen. Nat. Physik. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01658-0
