Revolutionäre Quantenarchitektur MultiQ nutzt neutrale Atome effizienter als je zuvor

Revolutionäre Quantenarchitektur MultiQ nutzt neutrale Atome effizienter als je zuvor

Forschende der Technischen Universität München und der Universität für Wissenschaft und Technologie China haben MultiQ vorgestellt – eine neuartige Architektur für Quantenprozessoren auf Basis neutraler Atome. Das System ermöglicht es, mehrere Quantenschaltkreise gleichzeitig auszuführen und steigert so die Leistung deutlich, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen.

Aktuelle Quantencomputer mit neutralen Atomen kämpfen häufig mit Ineffizienz: Größere Schaltkreise leiden unter verringerter Präzision, während kleinere die verfügbare Hardware nicht voll ausschöpfen. MultiQ löst diese Probleme, indem es das Qubit-Array logisch unterteilt und die Ressourcenverteilung optimiert.

Das Team entwickelte ein graphenbasiertes Framework, um Quantenschaltkreise abzubilden. Ein heuristischer Algorithmus partitioniert und ordnet diese Schaltkreise dann der Qubit-Struktur des Prozessors zu. Dieser Ansatz reduziert Initialisierungsverzögerungen und minimiert den Overhead beim Wechsel zwischen Aufgaben. Tests zeigten beeindruckende Fortschritte: Bei der parallelen Ausführung von vier bis vierzehn Schaltkreisen steigerte MultiQ den Durchsatz um das 3,8- bis 12,3-Fache, während die Präzision im akzeptablen Rahmen blieb. Bei einem Standard-Benchmark-Set erreichte das System eine Beschleunigung um bis zu das 2,3-Fache im Vergleich zur sequenziellen Abarbeitung. Die Präzision verbesserte sich bei vier gleichzeitig laufenden Schaltkreisen sogar um 1,3 %, sank jedoch um 3,5 %, wenn vierzehn Schaltkreise parallel betrieben wurden.

Durch die Ermöglichung simultaner Ausführung maximiert MultiQ die Hardwareauslastung. Die Studie unterstreicht das Potenzial, die Skalierbarkeit und Effizienz von Quantencomputern mit neutralen Atomen deutlich zu steigern.

MultiQ markiert einen klaren Fortschritt in der Quantendatenverarbeitung. Die Architektur bietet höheren Durchsatz und bessere Ressourcennutzung bei nahezu stabilen Präzisionswerten. Diese Ergebnisse könnten die praktische Anwendung neutraler Atom-Quantencomputer beschleunigen.