Bald schon zum Ausprobieren Fujitsu und Riken präsentieren supraleitenden 256-Qubit-Quantencomputer

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Fujitsu Limited und das Forschungsinstitut Riken haben einen supraleitenden 256-Qubit-Quantencomputer entwickelt. Der Erfolgt: Eine Vervierfachung der Qubits auf der hybriden Fujitsu- und Riken-Quantencomputerplattform,was die Computefähigkeiten enorm steigert.

Der Quantencomputer wurde im Riken RQC-Fujitsu Collaboration Center entwickelt und basiert auf der Technologie der 64-Qubit-Version, die im Oktober 2023 mit Unterstützung des japanischen Ministeriums für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie (Zuschuss des japanischen Ministeriums für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie: Quantum Leap Flagship Program (Q-LEAP) „Research and Development of Superconducting Quantum Computers (Research Representative: Yasunobu Nakamura) Grant No. JPMXS0118068682“, MEXT) eingeführt wurde.

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Dabei haben die Forscher neue Technologien entwickelt, um eine sehr dichte Integration der Qubits zu erreichen. Diese Entwicklung markiert einen entscheidenden Schritt hin zur praktischen Anwendung supraleitender Quantencomputer und zur Erschließung ihres Potenzials zur Lösung komplexer Probleme.

Beide Organisationen werden den supraleitenden 256-Qubit-Quantencomputer in ihre Plattform für hybrides Quantencomputing integrieren und ihn noch ab dem ersten Quartal des Geschäftsjahres 2025, das am 1. April begonnen hat., Unternehmen und Forschungseinrichtungen weltweit anbieten. Die Erweiterung der Plattform von 64 auf 256 Qubits ermöglicht es den Benutzern, komplexere Herausforderungen zu bewältigen, darunter die Analyse größerer Moleküle sowie die Implementierung und Demonstration komplexer Fehlerkorrekturalgorithmen (siehe: Abbildung 2).

Der supraleitende 256-Qubit-Quantencomputer von Fujitsu und Riken meistert einige wichtige technische Herausforderungen, darunter die nötige Kühlung in einem Mischkryostaten. Dies wird durch eine sehr dichte Integration der Qubits und ein hochmodernes thermisches Design erreicht. Weitere wichtige Merkmale sind:

1. Ein skalierbarer 3D-Anschluss

• Dieser ermöglicht eine effiziente Skalierung der Qubit-Anzahl ohne komplexe Neugestaltungen durch die Anordnung von vier 64-Qubit-Einheitszellen in einer 3D-Konfiguration.

• Die 256-Qubit-Maschine nutzt das gleiche Einheitszellendesign wie ihr 64-Qubit-Vorgänger und demonstriert damit die Skalierbarkeit dieses Architekturansatzes.

2. Die Vervierfachung der Integrationsdichte im Mischkryostaten

• Die Vervierfachung der Qubit Integrationsdichte im Mischkryostaten erlaubt, dass die 256-Qubit-Maschine in derselben Kühleinheit betrieben werden kann wie das bestehende 64-Qubit-System

• Ein hochoptimiertes Design gleicht die Wärme-Entwicklung der elektronischen Steuerung sorgfältig mit der Kühlleistung des Kryostaten aus und sorgt gleichzeitig für das notwendige Ultrahochvakuum und hält die extrem niedrigen Temperaturen aufrecht.

Zukunftspläne

In Zukunft werden beide Unternehmen die Benutzerfreundlichkeit der Plattform weiter verbessern, indem sie eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen Quanten- und klassischen Computern ermöglichen, um die effiziente Ausführung hybrider quantenklassischer Algorithmen zu ermöglichen (siehe: Abbildung 7f).

So hat sich Fujitsu hat sich zum Ziel gesetzt, die praktische Anwendung von Quantencomputern sowohl in der Hardware als auch in der Software zu beschleunigen. Über seine Plattform für hybrides Quantencomputing wird Fujitsu weltweit Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die in verschiedenen Bereichen, darunter Finanzen und Arzneimittelforschung, gemeinsam forschen, Quantencomputer in größerem Maßstab bereitstellen.

Gemeinsam wollen die Partner um einen 1.000-Qubit-Computer zu entwickeln, der 2026 in einem neuen Gebäude im Fujitsu Technology Park installiert werden soll. Dazu werden die beiden Organisationen etwa ihre Zusammenarbeit im Riken RQC-Fujitsu Collaboration Center bis März 2029 verlängern.

Zu den Auggaben geören unter anderem die Fehlerkorrektur (siehe: Abbildung 10). Dazu gehören die Realisierung und Leistungsbewertung von logischen Qubits und logischen Quantengatteroperationen , so soll die Implementierung von Rotationsflächencodes bis zu einer Code-Strecke von 7 ist möglich und 11 ermöglichen, sowie die Entwicklung eines Quantenfehlerkorrektursystems.

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