Photonische und supraleitende Qubits gehören zu den führenden Hardwareplattformen für Quantencomputer. Beide Ansätze verfolgen unterschiedliche physikalische Konzepte und haben s
pezifische Vor- und Nachteile.
Supraleitende Qubits setzen auf elektrische Schaltkreise aus supraleitenden Materialien wie Aluminium oder Niob. Durch Josephson-Junctions entstehen nichtlineare Induktivitäten, die zwei diskrete Energiezustände als Qubit repräsentieren. Diese Systeme lassen sich mit Mikrowellenimpulsen kontrollieren und miteinander koppeln. Vorteile sind die gute Skalierbarkeit mit integrierten Schaltkreisen und relativ schnelle Gatteroperationen. Allerdings sind supraleitende Qubits empfindlich gegenüber Störungen, müssen auf wenige Millikelvin gekühlt werden und haben begrenzte Kohärenzzeiten.
Photonische Qubits basieren auf einzelnen Photonen, deren Polarisation, Pfad oder Zeit-Bin als Qubit codiert wird. Sie arbeiten bei Raumtemperatur und sind immun gegenüber thermischem Rauschen. Photonen lassen sich über lange Strecken verlustarm übertragen, was für Quantenkommunikation und verteilte Quantenrechner attraktiv ist. Die Herausforderungen liegen in der effizienten Erzeugung und Detektion einzelner Photonen sowie in der Implementierung deterministischer Zwei-Qubit-Gatter, da Photonen nur schwach miteinander wechselwirken.
Der Vergleich zeigt, dass supraleitende Qubits derzeit in Bezug auf Rechenleistung und Fehlerraten weiter entwickelt sind und von Unternehmen wie IBM, Google und Rigetti genutzt werden. Photonische Ansätze punkten dagegen mit ihrer Skalierbarkeit in Netzwerken und der Möglichkeit, Quanteninformation bei Raumtemperatur zu verarbeiten. Forschende arbeiten an hybriden Architekturen, um die Stärken beider Technologien zu vereinen.
Welche Plattform sich langfristig durchsetzen wird, hängt von Fortschritten bei der Fehlerkorrektur, der Fertigung und neuen Materialschnittstellen ab. Wahrscheinlich ist, dass verschiedene Quantenanwendungen unterschiedliche Hardware erfordern und mehrere Technologien parallel existieren werden.