Entwicklung der Quantenhardware
Die Quantenhardware verlässt zunehmend die Phase des Machbarkeitsnachweises, doch technische Engpässe bedeuten, dass praktische, großangelegte Systeme noch Jahrzehnte entfernt sind.
Analyse der Quanten-Technologie
Laut einer gemeinsamen Analyse von Forschern mehrerer Institutionen hat die Quanten-Technologie eine entscheidende Entwicklungsphase erreicht, die der frühen Ära der Transistoren ähnelt. Wissenschaftler der University of Chicago, des MIT, von Stanford, der Universität Innsbruck und der Technischen Universität Delft haben in ihrer Studie sechs führende Quantenhardware-Plattformen bewertet, darunter:
- supraleitende Qubits
- gefangene Ionen
- neutrale Atome
- Spin-Defekte
- Halbleiter-Quantenpunkte
- photonische Qubits
Fortschritt und Herausforderungen
Die Überprüfung dokumentierte den Fortschritt von Machbarkeitsnachweisen zu frühen Systemen mit potenziellen Anwendungen in den Bereichen Computing, Kommunikation, Sensorik und Simulation. Großangelegte Anwendungen, wie komplexe Quantenchemiesimulationen, erfordern Millionen physischer Qubits und Fehlerraten, die weit über den aktuellen Möglichkeiten liegen, erklärten die Wissenschaftler in ihrer Analyse.
Zu den wichtigsten technischen Herausforderungen gehören:
- Materialwissenschaft
- Fertigung massenproduzierbarer Geräte
- Verkabelung und Signalübertragung
- Temperaturmanagement
- automatisierte Systemkontrolle
Die Forscher zogen Parallelen zu dem Problem der Tyrannei der Zahlen in den 1960er Jahren, das in der frühen Computertechnik auftrat, und wiesen auf die Notwendigkeit koordinierter Ingenieur- und systemübergreifender Designstrategien hin.
Technologie-Reifegrade
Die Technologie-Reifegrade variieren zwischen den Plattformen, wobei:
- supraleitende Qubits die höchste Bereitschaft für das Computing zeigen
- neutrale Atome für Simulationen
- photonische Qubits für Netzwerke
- Spin-Defekte für Sensorik
Die aktuellen Reifegrade deuten auf frühe systemübergreifende Demonstrationen hin, anstatt auf vollständig ausgereifte Technologien. Der Fortschritt wird wahrscheinlich der historischen Entwicklung der klassischen Elektronik ähneln, die Jahrzehnte inkrementeller Innovationen und geteilter wissenschaftlicher Erkenntnisse erfordert, bevor praktische, nutzbare Systeme realisierbar werden.
