Wissenschaftlern des RIKEN ist ein wichtiger Schritt bei der Steuerung von Silizium-Qubits gelungen. Es gelang ihnen, eine hohe Operationsgenauigkeit aufrechtzuerhalten, wenn mehrere Qubits gleichzeitig über eine gemeinsame Mikrowellen-Steuerleitung arbeiten.
Die Forscher arbeiteten mit fünf Silizium-Spin-Qubits. Sie identifizierten eine zentrale Fehlerquelle der Steuerung und entwickelten ein Kalibrierungsprotokoll, das diese kompensiert. Die Ergebnisse wurden in Nature Physics veröffentlicht.
Bei der Einzelprüfung lag die Genauigkeit von Ein-Qubit-Operationen über 99,99 %, in den besten Fällen näherte sie sich 99,999 %. Mit dem neuen Protokoll blieb dieses Niveau beim gleichzeitigen Betrieb von bis zu drei Qubits erhalten.
Als alle fünf Qubits gemeinsam arbeiteten, blieb die Genauigkeit bei etwa 99,9 % – nahe an den Anforderungen für fehlertolerantes Quantencomputing. „Das zeigt, dass eine hochpräzise Steuerung auch beim gleichzeitigen Betrieb mehrerer Qubits erhalten bleiben kann, und stellt einen wichtigen Schritt zur Skalierung von Silizium-Quantenprozessoren dar“, bemerkte Leon Kamentzin, wissenschaftlicher Mitarbeiter am RIKEN und Mitautor der Studie.
Die Silizium-Plattform ist attraktiv, weil sie auf bereits ausgereiften Technologien der Chipfertigung aufbaut. Der Erfolg bei der parallelen Steuerung über eine einzige Leitung verringert die Komplexität der Skalierung und bringt die praktische Nutzung solcher Systeme näher.
Wie weit man weiter vorankommen wird, wird die nächste Versuchsreihe zeigen, doch das aktuelle Ergebnis verändert bereits die Vorstellung von den Möglichkeiten von Silizium-Qubits.
