Drei Durchbrüche bringen Quantencomputer näher

Steuerung im Vakuum: Weniger Kabel, mehr Qubits

Eines der größten technischen Probleme beim Quantencomputing ist die schiere Menge an Verkabelung, die erforderlich ist, um die Steuerungselektronik bei Raumtemperatur mit den eisigen Ionenfängern zu verbinden, in denen sich die Qubits befinden. Jedes zusätzliche Qubit erfordert zusätzliche Verbindungen, und die Wärme, die durch Tausende von Kabeln in die kryogene Umgebung eindringt, wird in großem Maßstab unüberschaubar.

Fermilab und das MIT Lincoln Laboratory haben nun eine praktikable Alternative demonstriert. Im Rahmen einer Zusammenarbeit, die vom US-Energieministerium unterstützt wird – durch das Quantum Science Center und den Quantum Systems Accelerator – platzierte das Team Kryoelektronik mit extrem niedrigem Stromverbrauch direkt in der Vakuumkammer neben den Ionenfängern. Die in der Microelectronics Division von Fermilab entwickelten Chip-basierten Schaltungen bewegten und hielten einzelne Ionen erfolgreich bei Temperaturen, die weit unter denen des Weltraums liegen.

"Dieser Ansatz könnte die Zeitachse für die Skalierung von Quantencomputern beschleunigen und das, was Jahrzehnte entfernt schien, in greifbare Nähe rücken", sagte Farah Fahim, Leiterin der Microelectronics Division von Fermilab. Transistoren verhielten sich bei den kälteren Betriebstemperaturen des MIT Lincoln Laboratory anders, und die Spannungs-Haltezeiten müssen noch verlängert werden – aber der grundlegende Proof of Concept ist solide. Zukünftige Systeme könnten theoretisch Zehntausende von Elektroden oder mehr unterstützen.

Den Majorana-Qubit-Code knacken

Unterdessen lösten Forscher der Technischen Universität Delft und des Madrider Instituts für Materialwissenschaften (ICMM-CSIC) ein lange bestehendes Paradoxon: wie man Informationen, die in Majorana-Qubits gespeichert sind, lesen kann, ohne den Schutz zu zerstören, der sie wertvoll macht.

Majorana-Qubits speichern Daten über Paare exotischer Quantenzustände – Majorana-Nullmoden – die über ein Material verteilt sind und nicht auf einen einzigen Punkt beschränkt sind. Diese nicht-lokale Speicherung macht sie von Natur aus resistent gegen lokales Rauschen. Aber eben diese verteilte Natur hat sie lange Zeit nahezu unmöglich zu messen gemacht.

Die Lösung des Teams nutzte die Quantenkapazität als globale Sonde. Durch den Aufbau einer minimalen Kitaev-Kette – zwei Quantenpunkte, die durch einen supraleitenden Nanodraht verbunden sind – nutzten sie Unterschiede im Verhalten von Elektronenpaaren bei gerader oder ungerader Parität aus. Die Messung des Ladungsflusses in den Supraleiter offenbarte den gespeicherten Paritätszustand. Das Experiment erreichte eine Paritätskohärenz von mehr als einer Millisekunde, was Forscher Ramón Aguado als "einen sehr vielversprechenden Wert für zukünftige Operationen eines topologischen Qubits" bezeichnete. Die Ergebnisse erschienen im Nature im Februar 2026.

Qubits beim Ausfall beobachten – 100-mal schneller

Der dritte Fortschritt kam vom Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen. Selbst gut gebaute Qubits verschlechtern sich unvorhersehbar: Umgebungsdefekte können Hunderte Male pro Sekunde schwanken und schnelle Schwankungen der Energieverlustraten verursachen. Traditionelle Diagnosen lieferten nur langsame, gemittelte Messwerte – zu träge, um die reale Dynamik eines ausfallenden Qubits zu erfassen.

Das Kopenhagener Team setzte einen Bayes'schen Algorithmus ein, der auf einem kommerziellen FPGA-Controller läuft und sich nach jeder einzelnen Messung aktualisiert und so ein Echtzeitbild des Qubit-Verhaltens auf Millisekunden-Zeitskalen liefert – etwa 100-mal schneller als jede frühere Methode. Der praktische Nutzen ist unmittelbar: Die Identifizierung problematischer Qubits dauert jetzt Sekunden statt Stunden, was eine intelligentere Kalibrierung und eine schnellere Skalierung ermöglicht. Die Arbeit wurde im Februar 2026 in Physical Review X veröffentlicht.

Eine konvergierende Welle

Jeder Durchbruch adressiert eine bestimmte Schicht des Quantencomputing-Stacks: Hardware-Integration, Qubit-Topologie und Echtzeitdiagnose. Fermilab und MIT lösen das Verkabelungsproblem. Delft und Madrid erschließen stabile, rauschresistente Qubit-Architekturen. Kopenhagen baut die Werkzeuge, um Fehler in Echtzeit zu erkennen und zu korrigieren.

Der Weg zu fehlertoleranten Quantencomputern bleibt technisch anspruchsvoll. Aber der Februar 2026 lieferte drei glaubwürdige Signale dafür, dass die technischen Engpässe, von denen man einst annahm, dass ihre Lösung noch Jahrzehnte entfernt sei, früher als geplant überwunden werden.