Intel produziert Silizium-Quantenprozessoren

Weltweit befinden sich Forschungsinstitute sowie IT-Unternehmen wie Google, Microsoft oder IBM in einem Rennen darum, den ersten praxistauglichen Quantencomputer zu entwickeln. Dabei setzen sie, wie dies Intel anschaulich erklärt, auf unterschiedliche Pferde. Bei Quantencomputern werden die sogenannten "Qubits" die Entsprechung für Bits in der traditionellen Computerei sein. Qubits sind mathematisch schon gut beschrieben, noch ist aber ziemlich unklar, welches das beste beziehungsweise praxistauglichste physische Material sein könnte, um sie zu speichern und zu verarbeiten.
 
Der Chipriese Intel, der in Zukunft auch gerne der Hauptlieferant für Quantenprozessoren wäre, setzt bei diesem Rennen gleich auf zwei Pferde: Supraleiter-Qubits und Spin-Qubits. In beide Bereiche investiere man gegenwärtig ungefähr gleich viel Geld, so Intel. Im Forschungsgebiet Spin-Qubits meldet Intel nun aber einen Meilenstein: Man habe eine Methode entwickelt, um Spin-Qubits auf Basis von reinen Silizium-Scheiben zu fabrizieren. Gegenwärtig sei man dabei, die ersten dieser Silizium-Scheiben zu testen. Schon in einigen Monaten erwarte man, wöchentlich eine grössere Menge dieser Scheiben für Testzwecke ausliefern zu können.
 
Silizium als Basis für Quantenprozessoren hätte für Intel den grossen Reiz, dass man bestehende Fertigungsprozesse und -Know-how weiterverwenden könnte.
 
Saukalt ist nicht gleich saukalt
Ausserdem, so Intel, könnten Spin-Qubits bei höheren Temperaturen betrieben werden, als Supraleiter-Qubits. Darunter sollte man sich aber nicht gerade Zimmertemperatur vorstellen. Für Supraleiter-Qubits sind laut Intel 20 Millikelvin notwendig – also gerade mal zwei Hundertstel Grad über dem absoluten Nullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius. Für Spin-Qubits aber könnten Temperaturen von 1 Kelvin ausreichen. Das ist fünfzig Mal wärmer, aber entspricht immer noch minus 272,15 Grad Celsius. Laut Intel reicht der Unterschied dennoch aus, um die Kontrollelektronik wesentlich näher an den eigentlichen Qubit-Chip heranzubringen. Supraleiter-Qubits samt Kühlung und weiteren Umsystemen bräuchten gegenwärtig noch Gehäuse in der Grösse von Ölfässern. Spin-Qubit-Prozessoren könnten dagegen wesentlich geringeren Platzbedarf haben.
 
Die Grundlagenforschung für die Intel'schen Spin-Qubits stammt von der holländischen Firma QuTech. Diese will diese Woche an einem Meeting der American Association for the Advancement of Science (AAAS) darlegen, wie sie erfolgreich einen 2-Qubit-Computer kreiert haben. Dieser könne mit zwei simplen Quantenalgorithmen programmiert werden. Dies ist aber nur ein erster kleiner Schritt auf dem Weg zu praxistauglichen Quantencomputern, die Tausende Qubits vereinen müssten, so Intel.
 
Bei Quantenprozessoren auf Basis von Spin-Qubits, so die Grundidee, werden Informationen in der Eigenschaft von Nuklearteilchen namens Spin gespeichert beziehungsweise verarbeitet. Der Spin kann den Wert Up, beziehungsweise 1, oder Down beziehungsweise 0 haben, erklärt Intel. So weit, so anschaulich, aber in der der Quantenwelt eigenen Paradoxität können sich beim Spin eben auch beide Zustände überlagern, so Intel (Wikipedia redet hier von den Spins 0,1 oder ½.).

Dies erschwert es dem Laien, sich das Prinzip vorzustellen, aber erst diese Überlagerung ist es, die Spin überhaupt zu einem Kandidaten für ein Qubit macht. Genau diese Überlagerungszustände sind es nämlich, die Quantencomputern dereinst ermöglichen sollen, bestimmte Probleme wesentlich rascher zu lösen, als herkömmliche Computer. (hjm)