Ein Meilenstein für das europäische Quantencomputing: Das deutsch/niederländische Unternehmen präsentiert eine produktionsreife Methode zur Quantenfehlerreduzierung
02.April 2026 – Enschede, Niederlande – QuiX Quantum, als führender Hardware-Anbieter im Bereich optischer Quantencomputer, zeigt erstmals eine „below-threshold“ Fehlerreduzierung auf einem photonischen Quantencomputer. Dabei wurden physikalische Qubit-Fehler auf ein Niveau reduziert, das mit skalierbarem, fehlertolerantem Quantencomputing kompatibel ist.
Mit diesem Erfolg hat erstmals ein europäisches Unternehmen eine real nutzbare Methode zur Fehlerreduzierung entwickelt und die Skalierbarkeit der optischen QuiX-Quantencomputing-Plattform unter Beweis gestellt. Das Projekt wurde auf dem Cloud Service eines QuiX Bia™ Quantum Computer in Zusammenarbeit mit dem Quantum Artificial Intelligence Laboratory der NASA und der Universität Twente sowie der Freien Universität Berlin durchgeführt.
Quanteninformationen sind äußerst fragil und ohne Fehlerkorrektur ist eine Berechnung relevanter Größe unmöglich. Damit ist die Fähigkeit, Fehler im Quantenzustand zu kontrollieren, ein entscheidender Meilenstein für alle aktuellen Quantencomputing-Plattformen. Die Fähigkeit der Fehlerbewältigung ist aus Expertensicht ein zentraler Differenzierungsfaktor der verschiedenen technologischen Ansätze.
Damit ein solches Verfahren sinnvoll ist, muss es zwei Bedingungen erfüllen: Es muss mehr Fehler beseitigen, als es verursacht, und es darf die Performance des restlichen Computers nicht beeinträchtigen. QuiX ist das erste Unternehmen im Bereich der Photonik, das ein Verfahren präsentiert, das beide Anforderungen gleichzeitig erfüllt. Die Ergebnisse beschreibt ein Artikel, der unter https://arxiv.org/abs/2601.05947 verfügbar ist und derzeit einem Peer-Review-Verfahren unterzogen wird.
„Eine „Below-threshold“ Fehlerminderung wurde noch nie in einem optischen Quantencomputer implementiert. Diese Errungenschaft stellt einen bedeutenden Meilenstein dar und positioniert QuiX Quantum an der Spitze der Entwicklung hin zu fehlertolerantem photonischen Quantencomputing“, sagt Stefan Hengesbach, CEO von QuiX Quantum. „Wir glauben, dass die effizienteste Strategie darin besteht, Fehler frühzeitig zu reduzieren, anstatt sie mit großem Aufwand später zu korrigieren. Durch den Nachweis einer netto positiven Fehlerreduzierung auf realer Hardware haben wir einen grundlegenden Schritt getan. Dieser verdeutlichet unsere Führungsrolle in Europa bei der Entwicklung leistungsfähiger und skalierbarer Quantentechnologien.“
„Diese Arbeit stellt einen wichtigen Schritt in Richtung groß skalierender photonischer Quantencomputer dar“, erklärt David DiVincenzo, Direktor des Instituts für Theoretische Nanoelektronik am Peter-Grünberg-Institut des Forschungszentrums Jülich. „Durch die Nutzung einer multimodalen optischen Fourier-Transformation haben die Autoren experimentell ein elegantes Photonen-Destillationsschema realisiert, das künftig die benötigten Ressourcen eines photonischen Quantenprozessors erheblich reduzieren könnte. Das Erzeugen nicht unterscheidbarer Photonen ist eine der größten Herausforderungen. Und diese Arbeit macht einen großen Schritt nach vorn und zeigt einen vielversprechenden Weg hin zu skalierbarer Quantenfehlertoleranz.“
Photonische Quantencomputer verwenden Photonen – Lichtteilchen – als Informationsträger. Die Photonen bewegen sich auf einem optischen Chip und verknüpfen sich aufgrund ihrer Quantenstatistik miteinander. Da die Quellen, die diese Teilchen erzeugen, jedoch nicht perfekt sind, zerstört jede in den Teilchen enthaltene Weginformation die Verknüpfung und führt so zu Unterscheidbarkeitsfehlern.
Photonen-Destillation ist eine hardwarebasierte, kohärente Technik zur Fehlerminderung, die die Qualität einzelner Photonen vor der Berechnung verbessert. Durch die Nutzung von Quanteninterferenz zwischen mehreren unvollkommenen Photonen erzeugt das Verfahren ein saubereres, besser unterscheidbares Photon ohne aufwändige Qubit-Redundanz oder klassische Nachbearbeitung.
Mithilfe eines programmierbaren 20 Mode Photonenprozessors demonstrierte das Team ein Photonen-Destillationsgatter, das Photonen messbar ähnlicher macht und den Photonen-Ununterscheidbarkeitsfehler um den Faktor 2,2 reduziert. Trotz der durch das Gatter verursachten zusätzlichen Störsignale erzielte das Gerät dennoch eine Netto-Reduzierung des Gesamtfehlers um den Faktor 1,2, was eine Netto-Fehlerminderung beweist.
Die Forschungsergebnisse zeigen außerdem, dass die Kombination von Photonendestillation und Quantenfehlerminderung den Ressourcenbedarf auf Systemebene erheblich reduzieren könnte. Modellierungen mit der aktuellen Leistungsfähigkeit von Photonenquellen und photonischen Architekturen legen nahe, dass dieser Ansatz die Anzahl der benötigten Photonenquellen pro logischem Qubit um bis zu viermal verringern und somit die Systemkomplexität und -kosten senken könnte.
„Damit Quantencomputer skalierbar werden, muss nachgewiesen werden, dass mehr Fehler entfernt als hinzugefügt werden können, ohne die Rechenleistung zu beeinträchtigen. Genau das haben wir hier gezeigt“, so Jelmar Renema, Chief Scientist bei QuiX. „Unser Photonen-Destillationsgatter ist mit realen Berechnungen kompatibel und erzielt eine Netto-Fehlerreduzierung, sobald das gesamte Gatterrauschen berücksichtigt ist. Daher ist dies ein bedeutender Fortschritt für die Photonik und das Quantencomputing im Allgemeinen.“
Das Projekt wurde teilweise durch die Initiative „Purple NECtar Quantum Challenges“ des niederländischen Verteidigungsministeriums finanziert.
Über QuiX Quantum
QuiX Quantum ist ein führender Hardware-Anbieter im Bereich optische Quantencomputer und treibt in ganz Europa die Entwicklung seines universellen Quantencomputers voran. Das erste System, das bereits verkauft und zur Auslieferung beauftragt wurde, unterstreicht die Bedeutung der marktführenden Hardware und der anerkannten Qualität von QuiX Quantum. Mit seiner Expansion in Europa und Großbritannien erweitert QuiX Quantum die Grenzen der Quantentechnologie und der Branche. Das Unternehmen stärkt die internationale Wettbewerbsfähigkeit Europas, nutzt ein breites Partnernetzwerk und bedient gleichzeitig eine wachsende globale Kundenbasis.
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- Photon (Wikipedia)
Photonen (von altgriechisch φῶς phōs „Licht“; Einzahl „das Photon“), auch Lichtquanten oder Lichtteilchen, sind, anschaulich gesagt, die Energie-„Pakete“, aus denen elektromagnetische Strahlung besteht. Physikalisch wird das Photon als Austauschteilchen betrachtet. Nach der Quantenelektrodynamik (QED) gehört es als Vermittler der elektromagnetischen Wechselwirkung zu den Eichbosonen und ist somit ein Elementarteilchen. Das Photon hat keine Masse, aber eine Energie und einen Impuls – die beide proportional zu seiner Frequenz sind – sowie einen Drehimpuls. Ist sein Aufenthalt auf ein System mit endlichem Volumen beschränkt, liefert es proportional zu seiner Energie einen Beitrag zur Masse des Systems. - Photonik (Wikipedia)
Die Photonik (griechisch Photon „Lichtteilchen“ und Suffix -ik „Kunde von, Lehre von“) ist ein Wissenschaftszweig mit Schwerpunkt in der Physik. Er umfasst die Grundlagen und die Anwendungen optischer Verfahren und Technologien auf die Bereiche der Übertragung, Speicherung und Verarbeitung von Information. Im engeren Sinne steht Photonik für Optoelektronik; im weiteren Sinne wird es über die Nachrichtentechnik hinaus verwendet für nicht-klassische optische Technologien, z. B. beim Gebrauch optischer Prozessoren. - Quantencomputer (Wikipedia)
Ein Quantenprozessor bzw. Quantencomputer ist ein Prozessor, der die Gesetze der Quantenmechanik nutzt. Im Unterschied zum klassischen Computer arbeitet er nicht auf der Basis makroskopischer Zustände elektronischer Schaltkreise, sondern quantenmechanischer Zustände geeigneter Systeme. Damit ist es möglich, im Laufe der Rechnung Superpositionszustände und Quantenverschränkung zu erzeugen, die beide für die Informationsverarbeitung in Quantencomputern entscheidend sind. Quantenalgorithmen könnten die Berechnungszeit für viele mathematische und physikalische Problemstellungen deutlich verringern. Beispielsweise zeigen theoretische Studien, dass Quantenalgorithmen bestimmte Probleme der Informatik, z. B. die Suche in extrem großen Datenbanken (siehe Grover-Algorithmus) und die Faktorisierung großer Zahlen (siehe Shor-Algorithmus) effizienter lösen können als klassische Algorithmen. Geprägt wurde der Begriff auf der ersten Conference on the Physics of Computation am MIT im Mai 1981 durch die Vorträge der Physiker Paul Benioff und Richard Feynman über quantum computing. Benioff präsentierte seine Arbeit, die zeigte, dass Computer unter den Gesetzen der Quantenmechanik arbeiten können. Feynmans Vortrag stellte erstmals ein Grundmodell für einen Quantencomputer vor. Der Quantencomputer blieb lange ein überwiegend theoretisches Konzept. Es gab verschiedene Vorschläge, wie ein Quantencomputer realisiert werden könnte, in kleinem Maßstab wurden einige dieser Konzepte im Labor erprobt und Quantencomputer mit wenigen Qubits realisiert. Der Rekord lag im November 2021 bei 127 Qubits für den Prozessor und ein Jahr später bei 433 Qubits. Neben der Anzahl der Qubits ist aber auch zum Beispiel eine geringe Fehlerquote beim Rechnen und Auslesen wichtig und wie lange die Zustände in den Qubits fehlerfrei aufrechterhalten werden können. Seit 2018 investieren viele Regierungen und Forschungsorganisationen sowie große Computer- und Technologiefirmen auf der ganzen Welt in die Entwicklung von Quantencomputern, die von vielen als eine der entstehenden Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts angesehen werden.
