IonQ dekodiert 408 logische Qubits in Echtzeit auf einer CPU

IonQ hat am 22. September bekannt gegeben, nach eigenen Angaben den branchenweit ersten durchgängigen Echtzeit-Decoder für Quantenfehlerkorrektur gebaut zu haben, der auf einer einzigen handelsüblichen CPU läuft — ohne spezialisierte Beschleunigerhardware.

Die Angabe stützt sich auf eine Reihe von Benchmark-Schaltungen. Laut IonQs Mitteilung wurde der Decoder mit Arbeitslasten geprüft, die bis zu 408 logische Qubits über 88 Speicherblöcke und Magic-State-Fabriken hinweg simulieren und dabei mehr als 31,5 Millionen einzelne Quantenoperationen ausführen — in der Fachsprache MegaQuOp-Größenordnung. Unter dem von IonQ als normales Betriebsrauschen beschriebenen Zustand verlängerte der Decoder die Rechnung um rund 0,02 Prozent "Stretch"-Zeit; der Quantenprozessor musste also praktisch nie auf ihn warten.

Genau dieses Warten ist der Knackpunkt. Ein fehlertoleranter Quantenrechner misst seine Qubits fortlaufend auf Fehlerspuren, und die Software muss erkennen, was schiefging und wie es zu beheben ist, bevor die nächste Messrunde eintrifft. Fällt der Decoder zurück, wächst der Rückstau und die Maschine stockt. Ein großer Teil der Forschung floss bislang in eigens gebaute FPGA- oder ASIC-Hardware, die Schritt halten soll. Dieselbe Aufgabe auf einem Standardprozessor zu erledigen, würde eine ganze Schicht Spezialtechnik aus den Kosten der Skalierung streichen.

Die zugrunde liegende Arbeit liegt auf arXiv unter der Nummer 2608.25027 mit dem Titel "Real-time decoder for a MegaQuOp quantum computer using a single CPU"; als Autoren sind Min Ye, Andrii Maksymov und Nicolas Delfosse genannt. Sie erschien erstmals am 25. August und wurde am 3. September überarbeitet — vor IonQs Ankündigung vom 22. September. "Echtzeit-Decodierung über Hunderte logische Qubits und mehr als Millionen logische Operationen erfolgreich zu validieren, ist ein wichtiger Meilenstein", sagte Nicolas Delfosse, Leiter Quantenforschung bei IonQ, in der Mitteilung. John Gamble, Vizepräsident für Architektur, beschrieb das Ergebnis als "kosteneffiziente Skalierung von Quantensystemen durch direkte Verifikation jeder Komponente".

Anleger reagierten, wenn auch weniger heftig, als die Eröffnung nahelegte. Die IonQ-Aktie schloss am 23. September bei 42,54 Dollar und damit 4,4 Prozent über den 40,74 Dollar der Vorsitzung, wie Marktdaten von Yahoo Finance zeigen. Eröffnet hatte sie bei 45,84 Dollar und erreichte im Tagesverlauf 46,05 Dollar — rund 13 Prozent über dem Vortagesschluss —, gab den Großteil davon aber wieder ab. Der Umsatz lag bei etwa 72,3 Millionen Stück gegenüber 17,9 Millionen am Vortag.

Zwei Einschränkungen bleiben. Die Ergebnisse stammen aus simulierten Arbeitslasten, die IonQs Ionenfallen-Architektur nachbilden, nicht von einer physischen Maschine mit 408 logischen Qubits. Und die Ankündigung betrifft das Decoder-Teilsystem — sie bedeutet nicht, dass IonQs Hardware heute vollständig fehlertolerant wäre.

Dieser Artikel ist keine Anlageberatung.