Ein Forschungsteam der Princeton University hat ein supraleitendes Qubit entwickelt, das mehr als eine Millisekunde stabil bleibt – ein neuer Rekord und rund dreimal länger als bisherige Laborwerte. Die Kohärenzzeit gilt als zentrale Messgröße für die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern, da sie bestimmt, wie lange ein Qubit Informationen speichern kann, bevor Störungen auftreten. Die Studie erschien am 5. November in Nature.

Das Team bestätigte den Durchbruch mit einem funktionierenden Quantenchip, der auf Fehlerkorrektur ausgelegt ist und sich laut Forschenden problemlos in bestehende Architekturen von Google oder IBM integrieren lässt. Berechnungen legen nahe, dass Googles Willow-Prozessor mit den neuen Komponenten theoretisch um den Faktor 1.000 leistungsfähiger werden könnte.

Neue Materialstrategie ermöglicht Fortschritt

Die Rekordwerte wurden durch eine neuartige Materialkombination möglich: Statt der üblichen Saphirsubstrate nutzten die Forschenden hochreines Silizium und beschichteten es direkt mit Tantal. Die Kombination reduziert Defekte, die bislang eine längere Kohärenzzeit verhinderten. Das Materialsystem lässt sich zudem großflächig im Wafermaßstab herstellen – ein wichtiger Faktor für künftige Quantenprozessoren.

Laut beteiligten Wissenschaftlern überwindet der Ansatz eine technische Hürde, an der viele Labore gescheitert sind. Die deutlich längere Lebensdauer der Qubits gilt als größter Einzelzuwachs seit über einem Jahrzehnt und könnte die Fehlerraten in Quantencomputern erheblich senken. Die Ergebnisse stoßen bereits auf großes Interesse in der Industrie und bringen die Technologie näher an praktisch nutzbare und skalierbare Quantenrechner heran.