IQM erreicht Meilenstein bei der Quantenfehlerkorrektur und ermöglicht damit in naher Zukunft fehlertolerantes Computing

Eine neue Studie stellt eine Gruppe von Fehlerkorrekturcodes vor, die den Qubit-Overhead im Vergleich zum derzeit führenden Ansatz um das bis zu 1.000-Fache reduzieren – ohne dass dafür neue Hardware erforderlich ist.

ESPOO, Finnland & MÜNCHEN--(BUSINESS WIRE)--IQM Quantum Computers, der weltweit führende Anbieter von supraleitenden Quantencomputern, gab heute einen bedeutenden Durchbruch bei der Quantenfehlerkorrektur durch Verwendung von gerichteten Tile-Codes bekannt. Dies stellt einen wichtigen Fortschritt in Richtung praktischer, groß angelegter fehlertoleranter Quantencomputing-Anwendungen dar.

Die auf arXiv verfügbaren Forschungsergebnisse wurden von IQM-Forschern in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Freien Universität Berlin, der University of Edinburgh und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz erstellt. Sie stellen sogenannte „Directional Tile Codes“ vor, eine neue Familie von Codes für die Quantenfehlerkorrektur, die einen der zentralen Widersprüche im Bereich des Quantencomputings auflöst.

Während sich IQM durch eine Fusion mit der Real Asset Acquisition Corp. (Nasdaq: RAAQ) auf den geplanten Börsengang an der Nasdaq vorbereitet, ist diese Forschungsarbeit eine zentrale Säule der technologischen Roadmap des Unternehmens. Dessen Ziel ist die Realisierung fehlertoleranter Quantencomputer bis 2030 und der Weg zur Skalierung auf bis zu einer Million Qubits.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich mithilfe der bereits in den Crystal-Prozessoren von IQM integrierten iSWAP-Gates nach dem Nearest-Neighbor-Prinzip die Fehlerrate pro logischem Qubit und Runde im Vergleich zum weit verbreiteten Surface-Code um das bis zu 1.000-Fache senken lässt – und das bei einem vergleichbaren Hardware-Platzbedarf von etwa 30 physikalischen Qubits pro logischem Qubit.

„Codes für die Quantenfehlerkorrektur sollten nicht nur hocheffizient, sondern auch auf skalierbaren und herstellbaren Hardwarearchitekturen implementierbar sein. Ein enges Co-Design von Quantenfehlerkorrektur und Hardware ist ein zentrales Element der Strategie von IQM. Direktionale Tile-Codes stellen hier einen Durchbruch dar: Sie ermöglichen in naher Zukunft eine bis zu 1.000-fache Reduzierung der logischen Fehlerraten auf der IQM Crystal-Hardware und stützen sich dabei ausschließlich auf praktische Verbindungen zu nächsten Nachbarn. Dies ist ein bedeutender Schritt in Richtung skalierbarem, fehlertolerantem Quantencomputing“, sagte Dr. Inés de Vega, Chief Scientist bei IQM Quantum Computers.

„Wir bei IQM waren schon immer der Überzeugung, dass der Aufbau von Quantensystemen in Serienreife und die Weiterentwicklung der zugrunde liegenden Wissenschaft zwei Seiten derselben Mission sind. Die enge Zusammenarbeit mit führenden akademischen Gruppen ist für diesen Ansatz von zentraler Bedeutung, und dieses Ergebnis zeigt, was solche Partnerschaften bewirken können.“

Directional Tile-Codes stellen einen konkreten und messbaren Schritt auf dem Weg zur Fehlertoleranz dar und zeigen, dass die Effizienzvorteile von „Quantum Low-Density Parity Check“( QLDPC)-Codes auf der vorhandenen Hardwarearchitektur erreicht werden können, die IQM derzeit entwickelt.

„Wir arbeiten seit 2025 an Tile-Codes, da sie aufgrund ihrer lokalen Prüfungen, ihrer hervorragenden Parameter und der vielfältigen Möglichkeiten, mit ihnen logische Berechnungen durchzuführen, vielversprechende Kandidaten ohne zusätzliche Anforderungen an die Konnektivität sind. Die entscheidende Innovation bei der Nutzung dieser Codes besteht darin, dass wir sie mithilfe dynamischer Syndrom-Extraktionsschaltungen auf einem quadratischen Gitter implementieren“, sagte Dr. Vincent Steffan, Senior Quantum Error-Correction Engineer bei IQM Quantum Computers.

Die Möglichkeit, diese Verbesserungen auf einem quadratischen Qubit-Gitter zu erzielen, macht direktionale Tile-Codes in Kürze für die QEC-Funktionen von IQM unmittelbar relevant. Weitere Verbesserungen durch die fortlaufende gemeinsame Entwicklung von Fehlerkorrekturcodes und Hardwarearchitekturen sind zu erwarten.

Die Quantenfehlerkorrektur gilt weithin als wichtige Voraussetzung für die Erzielung eines Quantenvorteils bei groß angelegten, praxisrelevanten Problemen und steht im Mittelpunkt der Technologie-Roadmap von IQM. Quantensysteme sind von Natur aus anfällig für Verzerrungen und Fehler, die während des gesamten Rechenvorgangs wiederholt erkannt und korrigiert werden müssen, um zuverlässige und immer komplexere Quanten-Workloads zu ermöglichen.

Bis heute hat IQM weltweit 23 Quantensysteme verkauft – mehr als jeder andere Quantenhersteller – und zwar an Kunden aus den Bereichen Forschungseinrichtungen, Hochleistungsrechenzentren und Unternehmen.

Über IQM Quantum Computers

IQM Quantum Computers ist ein weltweit führender Anbieter von supraleitenden Quantencomputern und stellt Forschungseinrichtungen, Universitäten, Hochleistungsrechenzentren, nationalen Laboren und Unternehmen weltweit Full-Stack-Quantencomputer sowie Zugang zu einer Cloud-Plattform bereit. Dank des On-Premise-Bereitstellungsmodells von IQM sind Kunden Besitzer ihrer Quanteninfrastruktur und können sie direkt kontrollieren. Das 2018 gegründete Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Finnland und unterhält eine Niederlassung in München. Es beschäftigt über 400 Mitarbeiter und ist in Europa, Asien und Nordamerika tätig. IQM hat bei der SEC eine F-4-Registrierungserklärung eingereicht, die inzwischen für wirksam erklärt wurde. Geplant ist eine Fusion mit der Real Asset Acquisition Corp. (Nasdaq: RAAQ), wodurch das erste börsennotierte europäische Quantenunternehmen an der Nasdaq Global Exchange in den USA vorhanden wäre.

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