Forschung

Neuer Ansatz für vernetzte Quantencomputer am ISTA

Quantencomputer gelten als Zukunftstechnologie mit dem Potenzial, Berechnungen durchzuführen, die für klassische Rechner unlösbar sind. Während erste Systeme bereits existieren, sind sie bislang auf einzelne, isolierte Geräte beschränkt. Experten gehen jedoch davon aus, dass künftig leistungsfähige Quantencomputer als Netzwerke funktionieren werden. Neue Entwicklungen aus Österreich könnten diese Vision nun ein Stück realistischer machen.

KLOSTERNEUBURG. Statt einzelne Superrechner zu bauen, streben Forscher weltweit danach, kleinere Quantencomputer über ein Netzwerk zu verbinden. Auf diese Weise sollen größere Rechenleistungen erreicht werden – ein verteiltes Quantencomputersystem. Diese Vision ist jedoch mit erheblichen technischen Herausforderungen verbunden. Der Großteil der heutigen Quantencomputer basiert auf supraleitenden Qubits, die bei extrem niedrigen Temperaturen funktionieren – oft nur wenige Millikelvin über dem absoluten Nullpunkt. Eine direkte Verbindung dieser Systeme bei Raumtemperatur ist daher bislang kaum möglich.

Kommunikation bei Raumtemperatur

Die bei supraleitenden Qubits eingesetzten elektrischen Signale sind sehr empfindlich und können über größere Distanzen nicht einfach übertragen werden – schon gar nicht bei höheren Temperaturen.

Eine skalierbare, alltagstaugliche Vernetzung erfordert deshalb neue Wege der Kommunikation. Die Integration optischer Technologien, wie sie in klassischen Netzwerken (z. B. dem Internet) verwendet werden, erscheint vielversprechend. Allerdings war es bislang nicht möglich, supraleitende Qubits direkt optisch auszulesen – ein entscheidender Schritt für eine optisch vernetzte Quanteninfrastruktur.

Durchbruch

Physikerinnen und Physiker am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) ist nun ein entscheidender Fortschritt gelungen: Mithilfe eines elektrooptischen Wandlers konnten sie supraleitende Qubits vollständig optisch auslesen.

Diese Technologie übersetzt die elektrischen Signale der Qubits in optische Signale, die bei Raumtemperatur über Glasfaserkabel weitergeleitet werden können. Der Wandler stellt somit eine Brücke zwischen der ultrasensiblen Quantenwelt und der robusten optischen Kommunikationstechnik dar.

Unterstützung

Für diese Innovation erhält das ISTA-Team jetzt finanzielle Unterstützung vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC). Der sogenannte „Proof of Concept“-Zuschuss in Höhe von 150.000 Euro dient dazu, die Technologie zur Marktreife zu entwickeln.

Ziel ist es, das Verfahren in eine robuste, skalierbare Plattform zu überführen, die in künftigen Quantenkommunikationsnetzen eingesetzt werden kann.

Ausblick

Die optische Auslesung supraleitender Qubits ist ein vielversprechender Schritt in Richtung eines funktionierenden Quanteninternets. Langfristig könnte sie es ermöglichen, verschiedene Quantencomputer über große Entfernungen miteinander zu verbinden – effizient, zuverlässig und bei Raumtemperatur. Damit rückt das Ziel, skalierbare Quantenrechner-Netzwerke zu realisieren, ein Stück näher.

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