06. Februar 2025
(CONNECT) Zwei Physiker vom Zentrum für Computergestützte Wissenschaften, Theorie und Daten am PSI haben mit Forschenden von Google und Universitäten in fünf Ländern einen neuartigen digital-analogen Quantensimulator gebaut und erfolgreich getestet. „Damit markieren sie einen Meilenstein“, heisst es in einem Bericht des PSI. Denn der Simulator berechnet physikalische Prozesse den Angaben zufolge nicht nur mit ungeahnter Präzision; das Konzept ist auch besonders flexibel und damit für viele Fragestellungen anwendbar – von der Festkörper- bis zur Astrophysik. Die Arbeit der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wurde am 6. Februar 2025 im Fachmagazin „Nature“ veröffentlicht.
Die besondere Leistungsfähigkeit dieses Quantensimulators liegt darin begründet, dass die 69 supraleitenden Quantenbits auf dem von Google entwickelten Quantenchip sowohl digitale als auch analoge Betriebsmodi ermöglichen. Sie wurden im Experiment erstmals erfolgreich kombiniert, um die Stärken beider Welten zu vereinen. „Mit unserer Arbeit zeigen wir, dass supraleitende analog-digitale Quantenprozessoren auf einem Chip möglich sind und sich als Quantensimulator eignen“, wird PSI-Physiker Andreas Läuchli zitiert.
Anders als bisherige analoge Quantensimulatoren kann dieser analog-digitale Simulator vielfältige Fragestellungen beantworten. Dies, so das PSI, ebne den Weg zum universellen Quantensimulator, der in den verschiedensten Teilgebieten der Physik zum Einsatz kommt. Neben der hier getesteten Herstellung eines thermodynamischen Gleichgewichts könnten sich weitere Anwendungen etwa auf neue Materialien wie Hochtemperatur-Supraleiter erstrecken, auf schwarze Löcher im All oder auf Medikamente mit weniger Nebenwirkungen. „Unser Quantensimulator stösst die Tür auf für neue Forschung“, so Läuchli. ce/mm
