IBM und University of Chicago: Quantencomputer liefert erstmals überprüfbaren Vorteil

70 logische Qubits auf einem Heron-Prozessor

Der zentrale Versuch lief auf einem IBM-Quantum-Heron-Prozessor. Dabei wurden mithilfe eines neuen Fehlerkorrekturverfahrens 70 logische Qubits codiert – laut IBM eine der bisher größten Demonstrationen fehlertoleranter logischer Qubits .

Die Schaltung umfasste außerdem:

• 2.415 logische Zwei-Qubit-Operationen,
• 468 logische T-Gatter, die zur Beschreibung der Komplexität einer Quantenschaltung dienen,
• eine Laufzeit von etwa 15 Minuten,
• sowie eine logische Fehlerrate, die ungefähr zehnmal niedriger lag als die physische Fehlerrate der zugrunde liegenden Qubits .

Die Aufgabe war als Sampling-Problem konzipiert: Sie sollte für klassische Computer schwer zu simulieren, zugleich aber so strukturiert sein, dass sich ihre Ausführung überprüfen lässt. Schaltungen und Ergebnisse veröffentlichte das Team im Quantum Advantage Tracker. IBM lud die Forschungsgemeinschaft ausdrücklich dazu ein, die Resultate unabhängig zu prüfen oder zu widerlegen .

So funktioniert der „Spacetime Code“

Die entscheidende Idee ist ein als „Spacetime Code“ bezeichneter Ansatz. Er stellt eine strukturierte Alternative zum Random Circuit Sampling dar, das bei früheren Experimenten zum Quantenvorteil eine zentrale Rolle spielte .

Zunächst bauten die Forschenden die Schaltung überwiegend aus Clifford-Gattern auf. Diese lassen sich klassisch vergleichsweise effizient simulieren und eignen sich für die Fehlererkennung. Anschließend setzten sie gezielt T-Gatter ein. Diese nichtklassischen Operationen sind für universelle Quantenberechnungen entscheidend, können aber die einfache Überprüfbarkeit einer Schaltung erschweren .

Durch die sorgfältige Platzierung der T-Gatter blieb die Fehlererkennung erhalten. Fehler konnten damit während der Berechnung erkannt werden, statt das Ergebnis erst im Nachhinein durch einen klassischen Rechner überprüfen zu müssen .

Die Forschenden berechneten eine Fidelity-Untergrenze von 0,284 bei einem statistischen Konfidenzniveau von 95 Prozent . Fidelity beschreibt dabei vereinfacht, wie eng die tatsächlich ausgeführte Quantenoperation an der vorgesehenen Berechnung liegt.

Der Preis für diese Absicherung ist allerdings hoch: Für die Fehlerprüfung waren insgesamt 860-mal so viele experimentelle Durchläufe nötig wie bei einer normalen Ausführung. Nur etwa 28 Prozent der Durchläufe bestanden den Fehlererkennungsfilter . Dieser Aufwand ist eine erhebliche Hürde, wenn das Verfahren später auf praktisch relevante Anwendungen übertragen werden soll.

Drei Experimente, drei Wege zu mehr Vertrauen

Die Ankündigung von IBM bezog sich auf drei Preprints, die am 27. und 28. Juli auf arXiv veröffentlicht worden waren. Alle drei untersuchten unterschiedliche Wege, um Vertrauen in Quantenberechnungen zu schaffen, die sich nicht zuverlässig klassisch simulieren lassen .

• IBM und University of Chicago: die hier beschriebene logische Schaltung mit 70 Qubits und eingebauter Fehlerprüfung.
• IBM und Qedma Quantum Computing: Der Einsatz von Qedmas Software QESEM sollte lang andauernde Dynamiken mit bis zu 74 Qubits sichtbar machen. Die Resultate wurden unter anderem mit klassischen Simulationen von RIKEN und BlueQubit sowie Hardwareprüfungen auf Quantinuum verglichen .
• IBM und Algorithmiq: eine Simulation eines heterogenen Quantenmaterials. Das Problem war zuvor acht Monate lang im Quantum Advantage Tracker geführt worden, ohne dass eine klassische Methode den gesamten untersuchten Bereich zuverlässig abbilden konnte .

Externe Beobachter wiesen darauf hin, dass die Arbeiten von Qedma und Algorithmiq nicht ausdrücklich selbst einen Quantenvorteil beanspruchten, sondern vor allem die Schwierigkeit einer klassischen Simulation darlegten . Zudem handelt es sich bei allen drei Arbeiten um Preprints, die noch kein Peer-Review-Verfahren durchlaufen haben .

Warum Skepsis weiterhin angebracht ist

Der Anspruch ist groß, deshalb bleiben unabhängige Überprüfungen entscheidend. Der langjährige Kritiker des Quantencomputings, Gil Kalai, argumentierte, dass Rauschen die Ergebnisse weiterhin beeinträchtigen könnte . Auch der 860-fache Mehraufwand für die Fehlererkennung spricht gegen eine unmittelbare Übertragbarkeit auf kommerzielle Anwendungen .

Die Veröffentlichung der Daten und Methoden soll genau diese Kritik ermöglichen. Ob das Experiment tatsächlich einen belastbaren Übergang von einem Forschungsnachweis zu einem praktisch nutzbaren Quantenvorteil markiert, wird daher wesentlich von der Reproduzierbarkeit und der späteren Begutachtung abhängen.

IBMs große Geschäftserwartungen

Am selben Tag sprach IBM-Chef Arvind Krishna im CNBC-Format „Mad Money“ über die wirtschaftlichen Folgen. Er sagte, Quantencomputing werde sich 2028 oder 2029 messbar auf Umsatz und Gewinn von IBM auswirken . Bis zum Ende der 2030er-Jahre sei IBM zudem „ziemlich überzeugt“, dass die Technologie einen Wert von einer Billion US-Dollar schaffen könne .

Diese Prognosen werden von umfangreichen Investitionen begleitet. IBM kündigte im Juni 2026 an, in den kommenden fünf Jahren mehr als 10 Milliarden US-Dollar in Quantencomputing zu investieren. Das Geld soll unter anderem in Forschung und Entwicklung, Fertigung, Fehlerkorrektur, Software und Partnerschaften im Ökosystem fließen .

Das Unternehmen hält außerdem an seinem Ziel fest, bis 2029 einen groß angelegten fehlertoleranten Quantencomputer bereitzustellen . Eine geplante eigenständige Chip-Fertigung soll teilweise durch eine Zusage von 1 Milliarde US-Dollar des US-Handelsministeriums unterstützt werden .

Was der Durchbruch tatsächlich bedeutet

Sollten die Ergebnisse die wissenschaftliche Begutachtung und unabhängige Tests bestehen, wäre dies eines der überzeugendsten Indizien dafür, dass Quantenhardware eine neue Stufe erreicht hat. Die Kombination aus einer klassisch schwer zugänglichen Berechnung und einer statistisch abgesicherten Aussage über ihre Ausführung trifft den zentralen Vertrauensmangel früherer Quantenvorteils-Behauptungen.

Von einem universell einsetzbaren Quantencomputer ist IBM damit aber noch nicht am Ziel. Die Aufgabe wurde eigens so gestaltet, dass sie überprüfbar bleibt, der experimentelle Aufwand ist enorm und die Arbeiten sind noch nicht peer-reviewed. Der Fortschritt liegt deshalb weniger in einer sofortigen Anwendung als in einem neuen Maßstab: Quantenberechnungen sollen nicht nur schneller oder schwer simulierbar sein, sondern auch nachvollziehbar zuverlässig.