Quantencomputer sind Systeme, die Quantenmechanik zur Informationsverarbeitung nutzen. Ihr Kernbaustein, das Quantenbit (Qubit), kann gleichzeitig mehrere Zustände einnehmen, was für bestimmte Rechenaufgaben Potenzial bietet, das über das klassischer Computer hinausgeht. Mit steigender Qubit-Zahl wird jedoch die Komplexität der Steuerleitungen zu einem zentralen Engpass für die Weiterentwicklung.
Kürzlich stellten Forscher des US-Unternehmens Seeqc Inc. in der Fachzeitschrift „Nature Electronics“ einen neuartigen supraleitenden Quantenprozessor vor. Dieser Prozessor nutzt ein Multi-Chip-Modul-Design, bei dem die Qubits und die Steuerelektronik auf zwei separaten supraleitenden Chips integriert sind. Diese werden per Flip-Chip-Verbindungstechnik verbunden, was den Verdrahtungsaufwand effektiv reduziert.
Die Forscher Caleb Jorda, Jacob Bernhardt und andere schreiben in ihrem Artikel: „Die Skalierung supraleitender Quantencomputing-Plattformen ist herausfordernd, hauptsächlich weil jedes Qubit eine eigene Steuerleitung benötigt. Wir stellen eine aktive Quantenprozessoreinheit vor, die kryogene supraleitende digitale Steuerelektronik nutzt, die mit den Qubits koexistiert. Durch digitale Demultiplex-Technik zur Verteilung der Steuerimpulse durchbrechen wir die lineare Beziehung zwischen der Anzahl der Steuerleitungen und der Qubit-Anzahl.“ Erste Tests zeigen, dass die Einzel-Qubit-Treue dieses Prozessors über 99 % liegt und bis zu 99,9 % erreichen kann.
Dieses Design eines supraleitenden Quantenprozessors eröffnet einen neuen Weg zur Skalierung von Quantencomputern. Zukünftig könnten Multi-Chip-Modul-basierte Ansätze die Entwicklung noch größerer Quantenprozessoren vorantreiben, um komplexe Rechenprobleme zu bewältigen. Diese Forschungsergebnisse demonstrieren die Machbarkeit, hohe Leistung bei reduzierter Verkabelung zu erhalten, und liefern wichtige Impulse für den Fortschritt der Quantencomputing-Technologie.
Publikationsdetails: Autorin: Ingrid Fadelli, Phys.org; Titel: „Superconducting quantum processor performs well with significantly less wiring“; veröffentlicht in: „Nature Electronics“ (2026).
