Quantencomputer „Shunkai“ Betrieb bei Raumtemperatur, ab 2031 mit 10.000 Qubits

Anbieter zum Thema

MicroConsult Academy GmbH

ET System electronic GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Japans Institute for Molecular Science hat einen Quantencomputer mit neutralen Atomen in Betrieb genommen. Er soll zunächst mit rund 50 Qubits arbeiten und später wachsen. Wie schnell er rechnet, lässt sich aus den veröffentlichten Daten allerdings noch nicht bestimmen.

Ein Quantencomputer kann Tausende Qubits besitzen und dennoch an kurzen, fehleranfälligen Berechnungen scheitern. Für seinen praktischen Nutzen zählt, wie zuverlässig er Quantenzustände vorbereitet, Rechenoperationen ausführt und Ergebnisse ausliest. Diese Schritte soll „Shunkai“ in einem durchgängigen System verbinden. Das Institute for Molecular Science (IMS) in Japan meldete am 24. August 2026, dass der Quantencomputer in Betrieb ist. In der Anfangsphase sind rund 50 Qubits vorgesehen; anschließend soll das System auf etwa 500 Qubits erweitert werden.

Wie Shunkai rechnet

Bei Shunkai dient jeweils ein neutrales Atom als Qubit. Stark fokussierte Laserstrahlen halten die Atome wie optische Pinzetten fest und ordnen sie zu einem Feld an. Mikrowellen und Laserlicht steuern ihre Quantenzustände; zum Auslesen erfasst eine Kamera das Licht, das einzelne Atome aussenden. Die Atome lassen sich während einer Berechnung außerdem bewegen. Damit kann das System die Anordnung der Qubits an unterschiedliche Rechenschritte anpassen.

Bildergalerie

IMS bezeichnet Shunkai als Full-Stack-System: Hardware, Steuerung und Software sind so verbunden, dass Nutzereingaben in Operationen an den Atomen und deren Messwerte wieder in ein Ergebnis übersetzt werden. IMS entwickelte das System mit Hitachi für den Software-Stack und Infleqtion für die Quantenprozessoreinheit. Der gemeldete Fortschritt liegt damit vor allem in der Inbetriebnahme einer nutzbaren Gesamtplattform.

Wie schnell ist der Quantencomputer?

Dazu veröffentlicht IMS bislang keine belastbare Zahl. Die Mitteilung nennt weder die Dauer einzelner Quantengatter noch die Zeit für Vorbereitung, Auslesen und Wiederholung einer Berechnung. Auch Angaben zur Fehlerrate oder Ergebnisse eines Anwendungsbenchmarks fehlen. Eine Taktrate wie bei einem klassischen Prozessor lässt sich aus den rund 50 Qubits nicht ableiten.

Für einen aussagekräftigen Vergleich müsste bekannt sein, wie viele Rechenschritte Shunkai mit welcher Genauigkeit ausführt und wie lange ein vollständiger Durchlauf einschließlich der erforderlichen Wiederholungen dauert. Die Beweglichkeit der Atome eröffnet zwar Möglichkeiten für die Verschaltung von Qubits, kostet je nach Verfahren aber ebenfalls Zeit. Wie sich diese Faktoren bei Shunkai auswirken, bleibt offen. Forschungsarbeiten an anderen Neutralatom-Systemen zeigen, dass gerade die Bewegung von Atomen die Laufzeit komplexer Berechnungen beeinflussen kann; deren Messwerte wären jedoch kein Leistungsnachweis für Shunkai.

Was „Betrieb bei Raumtemperatur“ bedeutet

Die Formulierung bezieht sich auf die Umgebung der Anlage, nicht auf die Temperatur der als Qubits genutzten Atome. Diese werden mit Lasern auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt gekühlt. Das umgebende System benötigt jedoch keinen Verdünnungskühlschrank, wie er bei supraleitenden Qubits eingesetzt wird. Infleqtion, der Lieferant der Quantenprozessoreinheit, beschreibt genau diese Unterscheidung für seine Neutralatom-Technik.

Der Verzicht auf einen solchen Kühlschrank beseitigt folglich nicht den Aufwand für die Erzeugung und Stabilisierung geeigneter Betriebsbedingungen. Laser, Optik, Vakuumtechnik und Steuerung bleiben notwendig. Welche elektrische Leistung Shunkai insgesamt aufnimmt und wie hoch sein Platz- oder Wartungsbedarf ist, geht aus der IMS-Mitteilung nicht hervor. Aus „Raumtemperatur“ lässt sich deshalb noch kein bezifferbarer Energie- oder Kostenvorteil ableiten.

10.000 Qubits sind ein Ziel für 2031

IMS will Shunkai teilweise für externe Forschende öffnen, unter anderem zur Entwicklung von Anwendungen und Quantenfehlerkorrektur. Im nächsten Schritt soll die Plattform stabiler werden und größere Qubit-Zahlen unterstützen. 10.000 physikalische Qubits mit Fehlererkennung und Fehlerkorrektur nennt das Institut als Ziel für März 2031. Das ist weder die heutige Größe von Shunkai noch eine bereits demonstrierte Zahl fehlerkorrigierter logischer Qubits. (mr)

(ID:50968119)