Quantencomputer

Der Chip löst Optimierungsprobleme bei Raumtemperatur. Er kann ohne Anpassungen mit normalen Prozessen der Halbleiterfertigung hergestellt werden.

Zusammenfassung durch Le Chat - Mistral AI:

Forscher des KAIST haben eine Ising-Maschine entwickelt, die Optimierungsprobleme bei Raumtemperatur löst. Sie basiert auf Transistoren als Oszillatoren, wobei die Phase der Schwingung den Spinwert codiert. Jeder Gitterpunkt benötigt nur einen Transistor, was den Energie- und Flächenbedarf im Vergleich zu früheren Ansätzen deutlich reduziert.

Die Innovation liegt in der Kombination planarer Transistoren für die Kopplung und vertikaler Transistoren für die Oszillatoren. Damit lässt sich die Kopplungsstärke einfach über Gate-Spannungen einstellen. Die Maschine konnte bereits das NP-vollständige Problem „Max Cut“ optimieren und ist ohne Anpassungen mit Standard-Halbleiterfertigungsprozessen herstellbar.

Paper: Scalable Ising machine composed entirely of Si transistors | PDF

Zwei Veröffentlichungen nehmen klassische Verschlüsselung von zwei Seiten in die Zange. Das unterstreicht die Dringlichkeit eines Umstiegs auf Post-Quanten-Kryptografie.

Interessanterweise veröffentlichten die Forscher ihren Algorithmus nicht, sondern gaben nur einen sogenannten Null-Wissen-Beweis an, der seine Existenz belegt.

• Paper 1: https://quantumai.google/static/site-assets/downloads/cryptocurrency-whitepaper.pdf
• Paper 2 (pre): https://arxiv.org/abs/2603.28627

Statt zwei Zustände wie beim Bit werden vier Zustände genutzt. Die Leistung und Verlässlichkeit von Quantencomputern soll dadurch steigen.

TU Wien Pressemitteilung: Quantencomputer werden viel-dimensional

Ein Geflecht aus kupferfarbenen Kabeln umschließt einen unscheinbaren Chip in der Mitte. Zu sehen ist der Advantage2-Quantenannealer von D-Wave. Dieser Quantenrechner steht künftig an der Florida Atlantic University in den USA. Er kann Optimierungsprobleme lösen, bei denen klassische Rechner an ihre Grenzen stoßen.

Fehlerkorrektur und Quantenverschränkung werden durch Manipulation eines Gitters kombiniert. Es ist ein Weg zu skalierbaren Quantencomputern.

Paper: Lattice surgery realized on two distance-three repetition codes with superconducting qubits | PDF

Wie ein Quantencomputer Optimierungsprobleme löst 

Ein Geflecht aus knallig roten Kabeln umschließt einen unscheinbaren Chip in der Mitte. Zu sehen ist der Advantage2-Quantenannealer von D-Wave. Die Spezialität dieses Quantencomputers sind Optimierungsprobleme: Aufgaben, bei denen unzählige Möglichkeiten gegeneinander abgewogen werden müssen und die selbst moderne Supercomputer schnell an ihre Grenzen bringen.

Studie (PDF): Entwicklungsstand Quantencomputer

Die vorliegende Version 2.2 kommt zu dem Ergebnis, dass die Realisierung eines kryptographisch relevanten Quantencomputers bis 2040 realistisch erscheint. Die erstmals 2018 veröffentlichte Studie beurteilt den Entwicklungsstand aktueller Technologien zur Realisierung eines kryptographisch relevanten Quantencomputers sowie kryptografisch relevanter Quantenalgorithmen.

Reifegrad und Hürden bei Quantencomputer, Quantenkommunikation und Co

Wann werden Quantencomputer, Quantenkommunikation und Co breit anwendbar? Und welche Quantentechnologie wird sich durchsetzen? Eine Einschätzung dazu haben Forschende jetzt in „Science“ veröffentlicht. Demnach ähnelt der aktuelle Stand der Ära der ersten Transistoren: Die ersten Technologien sind anwendungstauglich, Haupthürden sind aber Skalierung und Effizienz. Sie vergleichen zudem den Reifegrad von sechs Quantentechnologien – von supraleitenden Qubits über Ionen-Quantencomputer bis zu Quantenpunkten in Diamant.

Dauer: 46 min

Noch gelten die meisten modernen Verschlüsselungsverfahren als ziemlich sicher. Doch manche der heute gängigen Algorithmen können durch hinreichend leistungsstarke Quantencomputer nicht nur geschwächt, sondern geradezu nutzlos werden, beispielsweise RSA. Denn Quantencomputer eignen sich hervorragend, um mathematische Probleme wie die Primfaktorzerlegung extrem effizient zu lösen.

Aktien von Rigetti und D-Wave sind binnen Wochen um über 34 Prozent eingebrochen. Analysten warnen vor Blasen-Indikatoren – wie bei KI.

Um brauchbare Ergebnisse zu liefern, brauchten Quantencomputer bislang extra Qubits zur Fehlerkorrektur. Forscher von IBM nutzen stattdessen FPGAs.

Paper: Observation of constructive interference at the edge of quantum ergodicity | PDF

Rekord-Array aus atomaren Qubits demonstriert Skalierbarkeit und Präzision

Qubit-Rekord: US-Physiker haben erstmals ein stabiles Quantensystem mit 6.100 atomaren Quantenbits entwickelt – und damit die Skalierbarkeit der Technik demonstriert. Das neue Rekord-Array besteht aus neutralen Cäsiumatomen in einem Lasergitter, die bis zu 13 Sekunden lang in Überlagerung gehalten und mit gut 99-prozentiger Präzision kontrolliert werden konnten. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für praktisch nutzbare Quantencomputer mit effizienter Fehlerkorrektur [...]

Nicht die vielversprechende Rechenleistung, sondern die Fehleranfälligkeit der Quantencomputer soll die Verkehrsplanung revolutionieren.

Zusammenfassung durch Le Chat - Mistral AI:

Quantencomputer könnten künftig helfen, Zugverspätungen schneller zu bewältigen – nicht wegen ihrer Rechenleistung, sondern dank ihrer Fehleranfälligkeit. Forscher der University of Maryland nutzen das natürliche „Quantenrauschen“ von Qubits, um unvorhersehbare Störungen im Bahnverkehr zu simulieren. So lassen sich bei Ausfällen oder Unfällen schneller Ersatzlösungen finden und Kettenreaktionen von Verspätungen eindämmen.

In Tests mit dem Straßenbahnnetz von Baltimore zeigte sich: Ein Quantencomputer mit 25 Qubits konnte nur zwei Züge neu planen, ein größeres Modell mit über tausend Qubits bereits zwölf. Zwar ist die Berechnung noch nicht schneller als mit herkömmlicher Hardware, doch das Prinzip funktioniert. Die nächste Generation von Quantencomputern soll die Simulation komplexer Systeme wie Bahnnetze dann effizienter machen – und möglicherweise auch auf andere chaotische Systeme übertragbar sein.

Paper: On the Baltimore Light RailLink into the quantum future | PDF

Paper (preprint): Experimental Demonstration of Logical Magic State Distillation | PDF

Eleqtron entwickelt einen Quantencomputer mit anderer Technik als viele Mitbewerber. Kann der erste praxistaugliche Rechner aus Deutschland kommen?

Mit Quantenkryptografie und -schlüsselaustausch: 16 vernetzte Städte sollen das größte Netz für Quantenkommunikation bilden.