Quanteninternet per Teleportation: Oxford-Forscher vernetzen erstmals zwei Supercomputer
Forscher der Oxford University haben erstmals zwei Quantencomputer erfolgreich vernetzt – ein entscheidender Schritt hin zum Quanteninternet.
Oxford-Forscher machen einen wichtigen Schritt hin zum Quanteninternet – vernetzte Quantencomputer könnten künftig gemeinsam rechnen und Daten austauschen. © John Cairns
Quantencomputer gelten als die Zukunft der Hochleistungsrechner, doch ihre Skalierung bleibt eine der größten Herausforderungen. Wissenschaftler der Oxford University haben nun einen entscheidenden Schritt in Richtung Quanteninternet gemacht: Erstmals gelang es ihnen, zwei separate Quantenprozessoren über eine photonische Netzwerkschnittstelle zu einem einzigen, voll vernetzten Quantencomputer zu verbinden. Die Ergebnisse dieser Studie wurden in Nature veröffentlicht.
An der Schwelle zum Quanteninternet? Oxford Quantencomputer verbindet getrennte Systeme
Die Forscher setzen auf eine modulare Architektur mit wenigen Ionen-Qubits pro Einheit. Diese Module kommunizieren über optische Fasern, wobei Photonen als Übertragungsmedium dienen. Der Clou: Mithilfe von Quantenteleportation lassen sich logische Gatter zwischen den Modulen ausführen.
Dougal Main, Hauptautor der Studie, erläutert: „In unserer Studie nutzen wir Quantenteleportation, um Wechselwirkungen zwischen diesen entfernten Systemen zu erzeugen. Durch sorgfältige Abstimmung dieser Wechselwirkungen können wir logische Quantengatter zwischen Qubits durchführen, die in separaten Quantencomputern untergebracht sind. Dieser Durchbruch ermöglicht es uns, verschiedene Quantenprozessoren effektiv zu einem einzigen, vollständig vernetzten Quantencomputer zu ‚verdrahten‘.“
Ein neues Prinzip für Quantenrechner
Bislang beschränkten sich Experimente zur Quantenteleportation darauf, Quanteninformationen zwischen einzelnen Systemen zu übertragen. Nun wurde erstmals gezeigt, dass sich logische Quantengatter über Netzwerkverbindungen hinweg realisieren lassen. Diese Entwicklung könnte den Grundstein für ein Quanteninternet legen, in dem verteilte Quantenprozessoren sicher kommunizieren und gemeinsam hochkomplexe Berechnungen durchführen.
Der modulare Ansatz bringt entscheidende Vorteile: Statt alle Recheneinheiten in einem riesigen System zu bündeln, lassen sich kleinere Module flexibel zu leistungsfähigen Netzwerken zusammenschalten. In der Theorie gibt es keine Obergrenze für die Anzahl der vernetzten Prozessoren. Das macht Quantencomputer skalierbar – ein entscheidender Schritt hin zur praktischen Nutzung dieser Technologie.
Durchbruch im Praxistest: Grover’s Algorithmus ausgeführt
Die Wissenschaftler testeten ihr System mit Grover’s Suchalgorithmus, einer Methode, die es Quantencomputern ermöglicht, große, unstrukturierte Datenmengen effizient zu durchsuchen. Der erfolgreiche Test zeigt, dass ein verteilter Quantencomputer in der Lage ist, komplexe Aufgaben schneller zu lösen als herkömmliche Systeme.
Professor David Lucas, leitender Wissenschaftler des Teams, erklärt: „Unser Experiment zeigt, dass netzwerkverteilte Quanteninformationsverarbeitung mit der heutigen Technologie machbar ist. Die Skalierung von Quantencomputern bleibt eine gewaltige technische Herausforderung, die in den kommenden Jahren wahrscheinlich neue physikalische Erkenntnisse sowie intensive technische Anstrengungen erfordern wird.“
Flexibilität als Schlüssel zur Zukunft
Die modulare Struktur bringt noch einen weiteren Vorteil: Einzelne Module lassen sich aufrüsten oder austauschen, ohne das gesamte System zu beeinträchtigen. Das erhöht die Flexibilität und senkt langfristig die Kosten.
Klassische Supercomputer setzen seit Jahrzehnten auf vernetzte Einzelrechner, um ihre Rechenleistung zu steigern. Nun könnte das Quantencomputing einen ähnlichen Weg gehen. Die Technik könnte helfen, die größten Hürden der bisherigen Quantencomputer-Entwicklung zu überwinden und die Technologie endlich für die Praxis nutzbar zu machen.
Von der Forschung zur Anwendung: Das Quanteninternet in Sichtweite
Die Studie könnte nicht nur den Weg für leistungsfähigere Quantencomputer ebnen, sondern auch für ein Quanteninternet. Ein solches Netzwerk wäre nicht nur extrem sicher, sondern könnte auch komplexe Berechnungen und Sensortechnologien auf ein neues Level heben.
Kurz zusammengefasst:
- Forscher der Oxford University haben erstmals zwei Quantencomputer über eine photonische Netzwerkschnittstelle erfolgreich vernetzt, wodurch Quanteninternet möglich wird.
- Mithilfe von Quantenteleportation lassen sich logische Gatter über Netzwerkverbindungen hinweg ausführen – ein entscheidender Schritt zur Skalierung von Quantenrechnern.
- Die Studie legt den Grundstein für ein Quanteninternet, in dem vernetzte Quantenprozessoren sicher kommunizieren und gemeinsam hochkomplexe Berechnungen durchführen können.
Übrigens: Während Forscher der Oxford University das Quanteninternet ein Stück näher rücken lassen, verspricht Microsoft mit dem „Majorana 1“-Chip einen Quantenprozessor mit einer Million Qubits – ein Meilenstein oder nur eine kühne Vision? Mehr dazu in unserem Artikel.
Bild: © John Cairns
