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

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

Durchbruch in der Quanteninformatik: Rydberg-Ionen erreichen 97-prozentige Genauigkeit mit ultraschnellen Drei-Qubit-Gattern

Zusammenfassung Forschende haben eine neue Art von Quanten-Gatter entwickelt, das hochangeregte Ionen nutzt und eine Genauigkeit von über 97 Prozent erreicht – bei deutlich höherer Geschwindigkeit als bisherige Methoden. Damit rückt der Bau leistungsfähigerer und zuverlässigerer Quantencomputer in Reichweite, 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 Einem Forschungsteam ist ein entscheidender Durchbruch in der Quanteninformatik gelungen: Mit einer neuartigen Gatter-Technologie auf Basis angeregter Ionen erreichten sie eine Präzision von über 97 Prozent. Die Entwicklung ebnet den Weg für schnellere und stabilere Quantencomputer, die Fehler während der Datenverarbeitung zuverlässiger erkennen und beheben können.

Unter der Leitung von Katrin Bolsmann und Thiago L. M. Guedes konzentrierten sich die Wissenschaftler:innen auf Rydberg-Ionen-Gatter, um die Quantenfehlerkorrektur zu optimieren. Durch die Anregung der Ionen in hochenergetische Rydberg-Zustände entstanden starke, langreichweitige Wechselwirkungen zwischen den Qubits. Diese ermöglichten es, Mehr-Qubit-Operationen in nur zwei Mikrosekunden abzuschließen – ein Vielfaches schneller als bei herkömmlichen Verfahren.

Ein zentrales technisches Hindernis war die begrenzte Vernetzungsmöglichkeit in linearen Ionenfallen. Das Team löste dieses Problem durch die Einführung fehlertoleranter SWAP-Gatter, die einen reibungsloseren Datentransfer zwischen den Qubits gewährleisten. Der native Gatter-Satz – bestehend aus CZ-, CCZ- und Ein-Qubit-Rotationen – wurde speziell für Skalierbarkeit und geringere Fehlerraten optimiert.

Um die Zuverlässigkeit weiter zu steigern, schlagen die Forschenden einen neuen Ansatz für die Quantenfehlerkorrektur vor: Mit dem Bacon-Shor-Code, der einfacher umzusetzen ist als bisherige Methoden, simulierten sie ein System, das Fehler effizienter erkennt und korrigiert. Die Kombination aus Geschwindigkeit und Fehlertoleranz macht die Technologie zu einem vielversprechenden Baustein für zukünftige Quantenanwendungen – von der Materialforschung bis hin zur Kryptographie.

Die neuen Rydberg-Ionen-Gatter vereinen hohe Präzision (über 97 Prozent Genauigkeit) mit extremer Geschwindigkeit. Ihre Eignung für fehlertolerante Quantenfehlerkorrektur könnte den Bau robusterer Quantencomputer beschleunigen. Die Ergebnisse liefern eine solide Grundlage, um Quantenprozessoren in größerem Maßstab zu realisieren – ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur praktischen Nutzung der Quanteninformatik.