Harvard & QuEra: 96 logische Qubits mit universeller fehlertoleranter Architektur

Die Lukin-Gruppe der Harvard University demonstrierte 96 simultane logische Qubits mit rekonfigurierbaren Neutralatom-Arrays aus bis zu 448 ⁸⁷Rb-Atomen – die erste Plattform, die unterstochastische Fehlerkorrektur, universelle Gatter und tiefe Quantenschaltkreise in einer einzigen Architektur vereint.

Am 10. November 2025 veröffentlichte die Forschungsgruppe von Mikhail Lukin an der Harvard University ein wegweisendes Ergebnis in Nature (Bd. 649, S. 39–46, 2026): die erste vereinheitlichte Demonstration aller drei Bedingungen für skalierbare fehlertolerante Quantenberechnung (FTQC) – Fehlerkorrektur, Universalität und tiefe Schaltkreise – auf einer einzigen Plattform. Die Zusammenarbeit umfasste Forscher der Harvard University, des MIT, Caltech sowie des NIST/University of Maryland; QuEra Computing ist finanziell beteiligt.

Mit einem rekonfigurierbaren Neutralatom-Logikprozessor aus bis zu 448 ⁸⁷Rb-Atomen in optischen Pinzetten wurden 96 logische Qubits simultan aktiviert – kodiert durch hocheffiziente [[16,6,4]]-Codes (16 Blöcke × 6 logische Qubits pro Block aus 256 physikalischen Qubits, ~2,7:1 Overhead). Drei Kernmeilensteine wurden erreicht:

Unterstochastische Fehlerkorrektur: Ein d=5-Oberflächencode mit maschinellem Lerndekodierer und Atomverlusterkennung erzielte eine logische Fehlerrate pro Runde von 0,62 % – 2,14-mal geringer als d=3 – und bewies Unterstochastik-Verhalten. Atomverluste wurden als Löschinformation zur Dekodiererverbesserung genutzt.
Universelle fehlertolerante Gatter: Nicht-Clifford-T-Gatter wurden mithilfe dreidimensionaler Reed-Muller-[[15,1,3]]-Codes und transversaler Teleportation realisiert, womit das universelle Gattersatz {H, T, CNOT} vervollständigt wurde. Beliebige Einzelqubit-Rotationen wurden mit exponentiell kleiner werdendem Winkelabstand synthetisiert – im Einklang mit dem Solovay–Kitaev-Theorem.
Tiefe Schaltkreise bei konstantem Entropiezustand: Zerstörungsfreies Spin-Positions-Auslesen mittels 1D-Optikgitter kombiniert mit 1D-Polarisationsgradientenkühlung (PGC) im endlichen Magnetfeld erhöhte die experimentelle Zyklusrate um den Faktor ~100 (4 ms Zyklen). Die Wiederverwendung von Qubits im laufenden Schaltkreis ermöglichte 27-lagige Tiefschaltkreise mit [[7,1,3]]-Steane-Codes und [[16,6,4]]-Tesserakten-Codes bei konstantem internem Entropiezustand durch transversale Teleportation.

Das physikalische-zu-logische Qubit-Verhältnis von ~2,7:1 bei 96 aktiven logischen Qubits stellt einen bedeutenden Schritt hin zu ressourceneffizientem fehlertoleranten Quantencomputing dar. Die Ergebnisse etablieren grundlegende Architekturprinzipien für die nächste Generation skalierbarer universeller Quantenprozessoren.