Quantencomputer können bestimmte komplexe Aufgaben in einer Geschwindigkeit lösen, die alle herkömmlichen Supercomputer um viele Größenordnungen übertrifft.

So, wie in einem gewöhnlichen Computer Komponenten wie die CPU und der Hauptspeicher oder die Festplatte mit einander kommunizieren müssen, müssen auch die Prozessoren eines Quantencomputers untereinander Daten austauschen. Bisher gelang das nur über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und mit größeren Fehlerraten.

Forscher des MIT haben nun ein Gerät entwickelt, dass eine skalierbare Alle-an-alle-Kommunikation erlaubt, die es einem Quantenprozessor erlaubt, direkt mit allen anderen zu reden. Auf diese Weise schickten die Forscher Photonen zwischen zwei Quantenprozessoren hin und her. Das Gerät enthält einen supraleitenden Draht oder Wellenleiter, der Photonen zwischen den Prozessoren hin und her transportiert und beliebig weit leiten kann. Daran lässt sich eine beliebige Anzahl von Modulen koppeln und so effizient Informationen zwischen einem skalierbaren Netzwerk von Prozessoren übertragen.

Die Forscher nutzten diese Verbindung auch, um die Fernverschränkung zu demonstrieren, eine Art von Korrelation zwischen Quantenprozessoren, die nicht physisch miteinander verbunden sind. “Die Erzeugung der Fernverschränkung ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zum Bau eines großen Quantenprozessors aus kleineren Modulen. Selbst nachdem das Photon verschwunden ist, besteht eine Korrelation zwischen zwei entfernten oder ‘nichtlokalen’ Qubits. Die Fernverschränkung ermöglicht es uns, diese Korrelationen zu nutzen und parallele Operationen zwischen zwei Qubits durchzuführen, auch wenn sie nicht mehr miteinander verbunden und weit voneinander entfernt sind”, erklärt Aziza Almanakly, Doktorandin der Elektrotechnik und Informatik in der Gruppe Engineering Quantum Systems des Research Laboratory of Electronics (RLE) und Hauptautorin einer Arbeit über die Verbindung.