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IBM hat einen ehrgeizigen Plan vorgestellt, den weltweit ersten fehlertoleranten Quantencomputer namens Starling bis 2029 zu entwickeln. Dieses bahnbrechende System wird 200 logische Qubits mit integrierter Fehlerkorrektur umfassen, was einen bedeutenden Sprung in der Rechenleistung verspricht und neue Wege zur Lösung komplexer realer Probleme eröffnet.
Wichtige Erkenntnisse
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Starling-System: IBMs fehlertoleranter Quantencomputer, der bis 2029 erwartet wird, wird 200 logische Qubits umfassen.
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Fehlerkorrektur: Das System wird eine integrierte Fehlerkorrektur enthalten, die für stabile und zuverlässige Quantenoperationen entscheidend ist.
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Leistung: Starling wird voraussichtlich 20.000-mal mehr Operationen durchführen als aktuelle Quantencomputer.
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Zukünftige Roadmap: Starling ist ein Sprungbrett zu Blue Jay, einem System mit 2000 logischen Qubits, das für 2033 geplant ist.
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Architektonische Innovationen: IBM entwickelt eine neue Architektur mit qLDPC-Codes, um den Overhead an physikalischen Qubits für die Fehlerkorrektur erheblich zu reduzieren.
IBMs Quantensprung: Einführung von Starling
IBM wird die Quantencomputertechnologie mit seinem Starling-System revolutionieren, das voraussichtlich bis 2029 betriebsbereit sein wird. Dieser modulare Quantencomputer wird 200 logische Qubits aufweisen und eine fortschrittliche Fehlerkorrektur integrieren, ein entscheidendes Merkmal für praktische Quantenanwendungen. Das Unternehmen gibt an, dass die wissenschaftlichen Hürden für dieses System überwunden wurden und der Fokus nun auf technischen Herausforderungen liegt.
Der Weg zur Fehlertoleranz
Der Bau von Starling wird schrittweise erfolgen, da derzeit keine fertigen Hardwarelösungen verfügbar sind. Das System wird in IBMs neuem Quantenrechenzentrum in Poughkeepsie, New York, untergebracht. Starlings Fähigkeit, 100 Millionen Quantenoperationen mit 200 logischen Qubits durchzuführen, wird die Grundlage für das nachfolgende Blue Jay-System legen, das bis 2033 1 Milliarde Quantenoperationen mit 2000 logischen Qubits anstrebt.
Überwindung von Quantenherausforderungen
Quantensysteme sind sehr anfällig für Rauschen und Dekohärenz. IBMs Ansatz zur Fehlertoleranz beinhaltet eine Echtzeit-Fehlerkorrektur unter Verwendung spezialisierter Hardware. Eine wichtige Innovation ist die Verwendung von Bivariate Bicycle, einer Art von Quanten-Low-Density-Parity-Check (qLDPC)-Code, der die Anzahl der für die Fehlerkorrektur benötigten physikalischen Qubits im Vergleich zu anderen Codes um etwa 90 % reduzieren soll.
Architektonische Meilensteine
IBMs Roadmap umfasst mehrere Schlüsselmodule, die zu Starling führen:
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Loon (Ende 2025): Ein Prozessormodul, das zur Prüfung von qLDPC-Code-Architekturkomponenten, einschließlich Langstrecken-Qubit-Verbindungen, entwickelt wurde.
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Kookaburra (2026): Der erste modulare Prozessor zur Speicherung und Verarbeitung kodierter Informationen, der Quantenspeicher mit logischen Operationen integriert.
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Cockatoo (2027): Ein Prozessormodul, das zwei Kookaburra-Module unter Verwendung von L-förmigen Verbindungen kombiniert, wodurch die Verknüpfung von Quantenchips zu größeren Systemen ermöglicht wird, ohne dass unpraktisch große einzelne Chips erforderlich sind.
Starling wird durch die Integration von Cockatoo-Modulen in eine einheitliche Plattform konstruiert, was eine kryogene Kühlung der Kernkomponenten auf etwa 4 Kelvin (-269,15 °C) erfordert. Dieses modulare und fehlertolerante Design stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung praktischer, groß angelegter Quantencomputer dar.
Eine potenzielle Bedrohung für Blockchain-Systeme
David Bader, Professor am New Jersey Institute of Technology, erklärte, dass IBMs Entwicklung eine Bedrohung für kryptografische Algorithmen darstellen könnte, und betonte die Bedeutung des Übergangs zu quantenresistenter Verschlüsselung für Blockchain-Entwickler.
„Ein leistungsfähiger Quantencomputer, der in der Lage ist, Shors Algorithmus auszuführen, wird erst in einigen Jahren verfügbar sein. Blockchains werden im Jahr 2029 nicht plötzlich zusammenbrechen, aber es ist etwas, das man im Auge behalten sollte“, fasste der Experte zusammen.
Quellen
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IBM entwirft einen fehlertoleranten Quantencomputer, ForkLog.
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IBM baut einen fehlertoleranten Quantencomputer mit 200 Qubits und integrierter Fehlerkorrektur, CNews.ru.
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