Ocelot: Amazon stellt seinen ersten Quantencomputer-Chip vor
Amazon Web Services hat heute den ersten eigenen Quantencomputer-Chip „Ocelot“ vorgestellt. Der neue Chip markiert einen wichtigen Meilenstein zur Entwicklung fehlertoleranter Quantencomputer, so AWS, da er den Ressourcenbedarf für die Quantenfehlerkorrektur im Vergleich zu aktuellen Ansätzen um bis zu 90 Prozent reduziert.
Quantencomputer und somit auch Ocelot arbeiten mit Qubits, wodurch komplexe Aufgaben zwar einerseits viel schneller als mit herkömmlichen Computern gelöst werden können. Andererseits sind diese aber extrem anfällig gegenüber Störungen aus der Umgebung, was zu Rechenfehlern führen kann. Ein spezielles Packaging schützt deshalb auch Ocelot vor Einflüssen aus der Umgebung. Um die auftretenden Fehler zu beheben, nutzt man die Quantenfehlerkorrektur, die zwar wirksam ist, aber viele zusätzliche Qubits benötigt und dadurch die Komplexität und Kosten erhöht. Eine effiziente Quantenfehlerkorrektur gilt daher als Schlüssel für praxistaugliche Quantencomputer. Erst wenn dieses Problem gelöst ist, könnten sich die neuen Chips durchsetzen.
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Aufbau mit einem supraleitenden Qubit-Quantenchip, der im AWS Center for Quantum Computing in Pasadena, Kalifornien, entwickelt und hergestellt wurde (Bild: Amazon Web Services)
Cat-Qubits für Quantenfehlerkorrektur
Ocelots Architektur wurde von Grund auf mit dem Fokus auf Quantenfehlerkorrektur entwickelt, erklärt Amazon Web Services (AWS). Der erste Quantencomputer-Chip von AWS setzt hierfür auf sogenannte „Cat-Qubits“. Sie sind nach dem bekannten Gedankenexperiment „Schrödingers Katze“ aus der Physik benannt. Cat-Qubits unterdrücken bestimmte Fehlerarten von Natur aus, was die Quantenfehlerkorrektur vereinfacht. AWS demonstriert mit dem Chip erstmals, dass die Cat-Qubit-Technologie und zusätzliche Komponenten zur Quantenfehlerkorrektur in einen Mikrochip integriert werden können.
Auch Google hatte im Dezember 2024 einen Durchbruch bei der Quantenfehlerkorrektur beim Quantenchip Willow vermeldet.
Details zum Quantenchip Ocelot
Derzeit handelt es sich bei Ocelot aber noch um einen Prototyp-Chip, der lediglich die Wirksamkeit der AWS-Architektur zur Quantenfehlerkorrektur testen soll. Er wurde am AWS Center for Quantum Computing am California Institute of Technology entwickelt. Der Chip besteht aus zwei integrierten Silizium-Mikrochips mit einer Fläche von jeweils etwa 1 cm². Ocelots Schaltkreise umfassen 14 Kernkomponenten, darunter fünf Daten-Qubits, fünf „Pufferschaltkreise“ zur Stabilisierung der Daten-Qubits und vier zusätzliche Qubits zur Fehlererkennung. Hochwertige Oszillatoren aus supraleitendem Tantal speichern die für die Berechnung verwendeten Quantenzustände. Hierfür haben Materialwissenschaftler von AWS ein spezielles Verfahren zur Verarbeitung von Tantal auf dem Siliziumchip entwickelt, um die Leistung der Oszillatoren zu erhöhen.
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Quantencomputer-Chip Ocelot (Bild: Amazon Web Services)
Wer sich detaillierter für die Thematik interessiert, kann weitere Hintergründe im Amazon-Science-Blogbeitrag, im About-Amazon-Blogbeitrag und zu den Forschungsergebnissen in der Wissenschaftspublikation Nature nachlesen.
Fabian und 
Jan-Frederik