D-Wave verschränkt Dual-Rail-Qubits und bewahrt Fehlerhierarchie

D-Wave hat zwei Dual-Rail-Qubits verschränkt, ohne deren natürliche Fehlerhierarchie zu stören, wie das Unternehmen am 5. August 2026 in Nature berichtete. Dieser Meilenstein bringt gatterbasierte Quantencomputer voran, die auf einem Qubit-Design basieren, das die Fehlerkorrektur vereinfachen könnte.

Dual-Rail-Qubits speichern ein einzelnes Photon in einer Überlagerung zweier Resonatoren. Ihr häufigster Fehler, der Photonenverlust, ist ohne zusätzliche Qubits erkennbar. Dieses verzerrte Fehlerprofil könnte eine Fehlerkorrektur mit weniger physischen Qubits pro logischem Qubit ermöglichen und so den Hardware-Aufwand reduzieren.

Trevor Lanting, Vice President für Quantentechnologie bei D-Wave, erklärte gegenüber Ars Technica, dass Zwei-Qubit-Gatter oft die Fehlerhierarchie verzerren, das neue Gatter sie jedoch beibehält: Photonenverlust bleibt dominant, Phasenflips sind seltener und Bit-Flips extrem selten. Die Operation dauert 500 Nanosekunden, wobei die eigentliche Interaktion 200 Nanosekunden in Anspruch nimmt.

Experimente zeigten einen Photonenverlust von etwa 0,5 Prozent pro Verschränkung, fünfmal häufiger als jeder andere Fehler. Bit-Flips wurden mit nur 10⁻⁶ gemessen. Verluste betrafen hauptsächlich das Quell-Qubit, das teilweise in den abstimmbaren Koppler eintritt, der die Interaktion vermittelt.

D-Wave hat sich durch die Übernahme von Quantum Circuits, einem Startup, dessen Technologie auch von Amazon genutzt wird, Fachwissen über Dual-Rail-Qubits angeeignet. Während Amazon Dual-Rail-Qubits über Transmonen verbindet, verschränkt D-Wave sie direkt. Das Unternehmen strebt an, bis 2028 181 Dual-Rail-Qubits für Oberflächencode-Tests zu montieren.

Es bleiben Herausforderungen. Die Fehlerraten stiegen quadratisch mit der Anzahl der Gatter, möglicherweise aufgrund von Kalibrierungsdrift oder Frequenzschwankungen. Die Erkennung von Löschungen in der Mitte des Schaltkreises ist noch in Entwicklung, obwohl Lanting sagte, das Unternehmen habe einen Fahrplan. Auch theoretische Arbeiten zur Fehlerdekodierung für dieses verzerrte Fehlermodell sind erforderlich.