„Wir haben den Code geknackt“ IBM: Fehlertoleranter Quantencomputer bis 2029

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IBM kündigt mit „Starling“ den ersten hochskalierenden, fehlertoleranten Quantencomputer an. Das System soll bis 2029 im neuen IBM Quantum Data Center in New York entstehen und Quantencomputing auf ein bislang unerreichtes Leistungsniveau heben.

IBM stellt den nächsten großen Technologiesprung im Quantencomputing vor. Mit der Ankündigung des IBM Quantum Starling hat das Unternehmen heute seinen ambitionierten Plan für den weltweit ersten hochskalierenden, fehlertoleranten Quantencomputer präsentiert. Das System soll bis 2029 im neuen IBM Quantum Data Center in Poughkeepsie, New York, entstehen und eine neue Ära der Rechenleistung einläuten.

Laut IBM wird Starling in der Lage sein, rund 20.000-mal mehr Operationen durchzuführen als heutige Quantencomputer. Die schiere Komplexität seiner Quantenzustände sei so groß, dass der aktuelle Speicher aller weltweit leistungsfähigsten Supercomputer – multipliziert mit einer Oktillion (10⁴⁸) – nicht ausreichen würde, um sie vollständig zu erfassen.

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Im Zentrum der Ankündigung steht eine neue Quantum Roadmap, die zentrale technologische Meilensteine auf dem Weg zum fehlertoleranten Quantencomputing definiert. Grundlage ist eine neuartige Architektur auf Basis von qLDPC-Fehlerkorrekturcodes (quantum low-density parity-check codes). Dieser Ansatz reduziert den Bedarf an physischen Qubits für die Fehlerkorrektur um bis zu 90 Prozent gegenüber bisherigen Methoden – ein entscheidender Schritt hin zu einem skalierbaren System.

In einem Pre-Briefing erklärte Jay Gambetta,VP IBM Quantum, dass man den Code zum fehlertoleranten Quantencomputer geknackt habe. Die Herausforderungen auf dem Weg seien nun nicht mehr wissenschaftlicher, sondern vor allem ingenieurtechnischer Natur. Es gebe jetzt klar definierte Meilensteine im Engineering, die schrittweise erreicht werden müssten.

Testprozessoren und Roadmap

IBM stellt mit dieser Architektur erstmals eine praktikable Methode vor, wie logische Qubits in großem Maßstab erzeugt und kontrolliert werden können. Diese logischen Qubits sind elementar für fehlerfreie Berechnungen: Sie bestehen aus mehreren physischen Qubits, die sich gegenseitig auf Fehler prüfen und so zuverlässige Quantenoperationen ermöglichen. Künftige Systeme sollen dadurch Hunderte Millionen bis Milliarden Operationen durchführen können – etwa in der Medikamentenentwicklung, Chemie oder Materialforschung.

Die technische Umsetzung erfolgt in mehreren Stufen. Schon 2025 soll mit „IBM Quantum Loon“ ein erster Testprozessor Architekturkomponenten für qLDPC-Codes validieren. 2026 folgt mit „Kookaburra“ der erste modulare Quantenprozessor, der Rechenoperationen mit Quantenspeicher verbindet. 2027 plant IBM dann „Cockatoo“, ein System aus zwei Kookaburra-Modulen, die über sogenannte L-Koppler vernetzt sind. Diese modulare Struktur soll es ermöglichen, mehrere Chips wie Knotenpunkte in einem größeren System effizient zusammenzuschalten.

Parallel zur Hardwareentwicklung hat IBM zwei neue wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht, in denen die technische Realisierbarkeit der geplanten Architektur detailliert beschrieben wird. Ein Beitrag legt dar, wie mit qLDPC-Codes komplexe Quantenprogramme mit drastisch reduziertem Ressourcenaufwand durchgeführt werden können. Ein weiterer zeigt, wie Fehler in Echtzeit durch klassische Rechenressourcen erkannt und korrigiert werden können – ein zentrales Kriterium für echte Fehlertoleranz.

IBM-CEO Arvind Krishna erklärte dazu: „Unsere Expertise in Mathematik, Physik und Ingenieurwissenschaften ebnet den Weg für einen hochskalierenden, fehlertoleranten Quantencomputer – einen, der reale Herausforderungen lösen und enorme Geschäftsmöglichkeiten eröffnen wird.“

Von der Technologie verspricht man sich Zeit- und Kosteneinsparungen in Bereichen wie der Arzneimittelentwicklung, Materialforschung, Chemie und Optimierung.

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