AWS' Ocelot-Chip baut Fehlerresistenz in Qubits ein und senkt Korrekturkosten um bis zu 90 %

Im Februar 2025 wurde Amazon der dritte Tech-Gigant in ebenso vielen Monaten, der einen Quantenchip ankündigte, und stellte Ocelot vor – einen Prototyp auf Basis sogenannter Katzen-Qubits, benannt nach Schrödingers Katze. Das Ziel ist eines der größten Hindernisse des Quantencomputings: Fehler durch Hitze, Vibration, elektromagnetische Interferenzen von Telefonen und WLAN, sogar kosmische Strahlung.

Katzen-Qubits, eine vom französischen Unternehmen Alice & Bob vorangetriebene Technologie, funktionieren, indem Fehlerresistenz in das Design der Qubits selbst eingebaut wird, statt für die Korrektur um sie herum zu bezahlen. Ocelot trägt fünf Katzen-Qubits unter 14 Schlüsselkomponenten, und Amazon sagt, der Chip könne die Fehlerkorrekturkosten im Vergleich zu aktuellen Ansätzen um bis zu 90 % senken. Die Ergebnisse sind in Nature veröffentlicht; Mazyar Mirrahimi von Inria nannte Ocelot einen wichtigen Schritt hin zu hardwareeffizienter fehlertoleranter Quantenberechnung.

Die Ankündigung fällt mitten in einen Branchenwandel. Heather West, Research Manager bei IDC, die vor der Veröffentlichung informiert wurde, nannte das Ergebnis einen Fortschritt statt einen Durchbruch – und merkt an, dass sich das Feld davon wegbewegt, Qubits zu zählen, hin dazu, Systeme im Maßstab nutzbar zu machen, was bedeutet, Fehlerkorrektur innerhalb der Maschine zu lösen. Michael Cuthbert, Direktor des britischen National Quantum Computing Centre, begrüßte Mechanismen, die Fehlerkorrektur ohne enorme Overheads bei Chipgröße, Energieverbrauch und Systemkomplexität ermöglichen.

AWS' Endziel ist es, Quantencomputing als Cloud-Dienst anzubieten – und es auf Amazons eigene Logistik zu richten. Oskar Painter vom AWS-Zentrum merkt an, dass eine 1-prozentige Verbesserung der globalen Logistikoptimierung große Geldbeträge wert sei und dass Quanten dies effektiver und in Echtzeit liefern könne. Zum Zeitplan nennt er nun ein „aggressives Datum“ von etwa einem Jahrzehnt bis zu nützlichen Maschinen zunehmend realistisch; vor fünf Jahren hätte er 20 oder 30 Jahre gesagt.

Den Engpass in der Hardware angreifen: Katzen-Qubits, die so konstruiert sind, Fehlern von Natur aus zu widerstehen, sodass Fehlertoleranz nicht mehr eine Armada zusätzlicher Qubits kostet.

Fehlerkorrektur ist der Flaschenhals der Quantenskalierung, also greift man mit dem Angriff innerhalb des Qubits den echten Engpass der Branche an.

Fehlerresistenz in die Hardware einzubauen, tauscht Korrektur-Overhead gegen Design – bis zu 90 % günstiger, nach Amazons eigener Schätzung.

AWS hat einen eingebauten ersten Kunden: sein eigenes globales Logistiknetz, in dem selbst eine 1-prozentige Optimierung große Geldbeträge wert ist.

Wenn ein Defekt verheerend zu umgehen ist, gestalte die Komponente so um, dass der Defekt kaum auftritt – Fehlerresistenz schlägt Fehlerkorrektur.

Die Arbeit ist in Nature veröffentlicht, und Experten unterstützen die Richtung, warnen jedoch, dass Skalierung schwierig bleibt – Painter stimmte „100 %“ zu, dass die Skalierung heutiger experimenteller Systeme nicht einfach sein wird. Im selben Quartal gab es Ankündigungen experimenteller Chips von Microsoft und Google, wobei sich die Branche von Qubit-Zahlen hin zur Fehlerkorrektur als der entscheidenden Kennzahl bewegt.