IQM Quantum Computers
20-Qubit-Computer von IQM mit Bestwerten
IQM Quantum Computers hat auf seinem 20-Qubit-Quantencomputer neue Bestwerte erzielt – ein weiterer Schritt auf dem Weg zu kommerziellen Quantencomputern.
Für die Leistungsfähigkeit eines Quantencomputers ist nicht die Anzahl der Qubits ausschlaggebend. Wichtiger sind eine hohe Gate-Geschwindigkeit zwischen zwei Qubits und bestmögliche Güte.
Deshalb besteht eines der großen Ziele der Quantencomputerhersteller darin, hohe Qualität und Skalierbarkeit auf Systemebene zu erreichen. Die jüngsten Fortschritte hat IQM durch die Zusammenführung wichtiger Technologiebausteine erzielt. Das Kernstück bilden die Quantenverarbeitungseinheiten (Quantum Processing Units: QPUs), die IQM in seiner eigenen Chip-Fertigungsanlage herstellt. Die QPU basiert auf einem abstimmbaren Koppler, der hohe Gate-Geschwindigkeit zwischen zwei Qubits und bestmögliche Güte gewährleistet.
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Der 20-Qubit-Prozessor ist mit einer eigens entwickelten hochwertigen Steuerelektronik ausgestattet und erreicht bei 30 Qubit-Paaren eine mittlere Zwei-Qubit-Gate-Güte von 99,51 Prozent. Die maximale Güte für ein einzelnes Paar erreicht sogar 99,8 Prozent.
Auf Systemebene hat IQM unter anderem folgende Werte erreicht:
- Quantenvolumen (QV) von 2^5=32
- Circuit Layer Operations Per Second (CLOPS) von 2.600
- 20-Qubit-GHZ-Zustand mit einer Genauigkeit von mehr als 0,5
- Q-Score von 11
»Dies ist ein klarer Beweis für die Funktionalität und Qualität unserer Technologie und legt den Grundstein für Quantencomputer, die unseren Kunden einen klaren Mehrwert bieten können«, erklärt Dr. Juha Hassel, Leiter der Abteilung Technik und Entwicklung bei IQM Quantum Computers.
»Unsere technische Roadmap zielt darauf ab, die Leistungsfähigkeit und Größe der Systeme zu steigern. Wir arbeiten bereits mit Prototypsystemen mit bis zu 150 Qubits, und die Erkenntnisse aus den kleineren Systemen sind eine wertvolle Validierung der grundlegenden Technologieentscheidungen. Wir wollen, dass unsere Endnutzer ein System mit hoher Leistung erhalten, das ihnen maximalen Nutzen bringt. Das Interesse und die Investitionen des privaten und öffentlichen Sektors werden solche Leistungssteigerungen beschleunigen.«
Das Quantenvolumen (QV) ist ein Maßstab, der Größe (Anzahl der Qubits) und Qualität (Gate-Güte) in einer Zahl kombiniert. Es misst den größten »quadratischen« Zufallsschaltkreis, den man erfolgreich berechnen kann. Um die Metrik zu verbessern, müssen genügend Qubits vorhanden sein und eine hohe Gate-Güte erreicht werden. Circuit Layer Operations Per Second (CLOPS) basiert auf denselben Zufallsschaltungen wie QV, misst aber die Durchsatzgeschwindigkeit des Quantencomputers.
Der GHZ-Zustand ist ein verschränkter Zustand vieler Qubits. Die Erzeugung von Verschränkung in großem Maßstab ist eine der grundlegenden Aufgaben, die ein Quantencomputer erfüllen muss, um klassische Computer zu übertreffen. Wenn die GHZ-Zustandstreue größer als 0,5 ist, »kann man sicher sein, dass in dem System eine echte Multiqubit-Verschränkung vorhanden war«. Q-score hingegen misst direkt die Leistung des Quantencomputers bei Max-Cut, einer echten kombinatorischen Optimierungsaufgabe, und gibt an, bis zu welcher Größenordnung das Problem mit dem Quantencomputer gelöst werden kann.
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