Google Quantum AI meldete auf seinem Willow-Quantenprozessor durch den Einsatz von Magic-State-Cultivation etwa 40-mal weniger Fehler. Das Team erzeugte T-Typ-Magic-States mit einer logischen Rekordgenauigkeit von 99,99%, wobei Google erklärte, dass die Methode noch skaliert werden müsse, bevor sie praktisches Quantencomputing unterstützen kann.

In einer in Science veröffentlichten Forschung hat das Team von Google Quantum AI auf seinem Willow-Quantenprozessor Magic-State-Cultivation demonstriert und die Fehler im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zur Erzeugung solcher Zustände um etwa das 40-Fache reduziert. Der Fortschritt befasst sich mit einer wesentlichen Hürde bei der Skalierung von Quantencomputern, die erhebliche Ressourcen benötigen, um komplexe Berechnungen mit Fehlerkorrektur auszuführen.

Senkung der Kosten von Magic States

„Magic“-States sind spezielle Quantenzustände, die für universelles Quantencomputing erforderlich sind, einschließlich Operationen, die über die Fähigkeiten des Standardsatzes von Quantengattern hinausgehen. Die Erzeugung hochwertiger, fehlerkorrigierter Magic States erfordert erhebliche Rechenressourcen.

Nach einigen Schätzungen kann ihre Erzeugung bis zu 95% der Gesamtkapazität eines Quantencomputers verbrauchen, sodass nur ein kleiner Anteil für die Ausführung von Berechnungen verbleibt. Ein Magic State kann zudem nicht wiederverwendet werden, nachdem er verbraucht wurde.

Das Team von Google Quantum AI arbeitet seit 2024 an diesem Problem. Die Forscher Craig Gidney, Noah Shattuck und Cody Jones entwickelten Magic-State-Cultivation, eine Methode, die darauf ausgelegt ist, durch eine Reihe koordinierter Messungen Quantenzustände höherer Qualität zu erzeugen.

Der Prozess fungiert als Filter. Die Forscher platzieren einen verrauschten Ausgangszustand in einem kleinen Bereich des Quantenchips, überprüfen ihn auf Fehler und verwerfen fehlgeschlagene Versuche. Erfolgreiche Versuche erzeugen einen gereinigten Zustand mit einer niedrigeren Fehlerrate, der in einen größeren Quantencode umgewandelt werden kann.

Die praktische Umsetzung erforderte zusätzliche technische Arbeit. Die Google-Quantum-AI-Forscherin Emma Rosenfeld stellte fest, dass eine falsche Annahme in der Messmethodik frühe experimentelle Ergebnisse verzerrt hatte. Niederfrequentes Rauschen im Zusammenhang mit Temperaturschwankungen und dem Betrieb elektrischer Geräte beeinflusste die Messungen.

Das Team änderte die Steuerung des Systems und entwickelte eine neue Validierungsmethode, die den Magic-State-Cultivation-Prozess selbst nutzte, um seine Genauigkeit zu messen.

Ergebnisse auf dem Willow-Prozessor

Auf Willow erzielten die Forscher etwa 40-mal weniger Fehler als bei Zuständen, die ohne Cultivation erzeugt wurden. Zudem erzeugten sie T-Typ-Zustände mit einer logischen Rekordgenauigkeit von 99,99%.

Das Team demonstrierte die Kompatibilität der Technik mit der Architektur des Prozessors, indem es gereinigte Zustände zwischen zwei Quantenfehlerkorrektur-Codes übertrug: dem Color Code und dem Surface Code. Das Ergebnis markierte einen Schritt zur Integration von Cultivation in komplexere Quantensysteme.

Google erklärte, die Technologie müsse noch skaliert werden, bevor sie für praktisches Quantencomputing eingesetzt werden könne. Zu den verbleibenden technischen Herausforderungen zählen die Verhinderung, dass Qubit-Zustände aus dem Rechenraum austreten, sowie die Verbesserung der Operationsfidelität.

Kryptografie und die prognostizierte Quantenbedrohung

Die Ergebnisse stehen auch im Zusammenhang mit der Debatte über mögliche Auswirkungen des Quantencomputings auf Kryptowährungen. Ende März 2026 warnte Google Quantum AI, dass künftige Quantencomputer kryptografische Systeme schneller als zuvor erwartet brechen könnten, was die Aufmerksamkeit auf den Übergang zur Post-Quanten-Kryptografie erhöhte.

Im Mai erklärte Alex Thorn, Forschungsleiter bei Galaxy Digital, dass das Risiko von Quantenangriffen auf frühe Bitcoin-Bestände, die mit Satoshi Nakamoto verbunden sind, begrenzt und langfristig bleibe. Laut Thorn sind die Vermögenswerte auf etwa 22.000 Adressen mit jeweils 50 BTC verteilt, was einen möglichen Angriff erschwert.

Der Bericht The Quantum Threat to Blockchains — 2026 von Project Eleven nannte 2033 als Basisdatum für den „Q-Day“, an dem ein Quantencomputer moderne Kryptografie brechen könnte. Das optimistische Szenario des Berichts setzte dieses Datum auf 2042, während das aggressivste Szenario auf 2030 verwies.

Der Ethereum-Entwickler Justin Drake schätzte separat die Wahrscheinlichkeit, dass der Q-Day bis 2032 eintreten werde, auf 50%. Microsoft beschleunigte sein Quantum Safe Program und plant, den zentralen Übergang zur Post-Quanten-Kryptografie bis 2029 abzuschließen. Der StarkWare-Forscher Avihu Levy berichtete später über die erfolgreiche Ausführung der ersten quantenresistenten Transaktion im Bitcoin-Netzwerk ohne Änderungen auf Protokollebene.

Quelle: HODL Press