Mit dem IBM Quantum Starling will das Unternehmen bis 2029 den weltweit ersten hochskalierenden, fehlertoleranten Quantencomputer realisieren. Eine neue Quanten-Roadmap und zwei wegweisende Forschungsarbeiten definieren die technischen Grundlagen für diese Entwicklung.

Foto: IBM IBM Quantum Starling Render IBM hat am 10. Juni 2025 seine ambitionierten Pläne vorgestellt, den weltweit ersten hochskalierenden, fehlertoleranten Quantencomputer zu entwickeln. Das Vorhaben ist Teil einer neuen IBM Quantum Roadmap, die zentrale Meilensteine zur Realisierung eines praktikablen Quantencomputers beschreibt. Im Mittelpunkt steht der neue Quantenrechner IBM Quantum Starling, der im neuen IBM Quantum Data Center im US-amerikanischen Poughkeepsie entstehen soll.

Neue Maßstäbe für Rechenleistung

IBM Quantum Starling soll bis 2029 verfügbar sein und als erster hochskalierender, fehlertoleranter Quantencomputer fungieren. Im Vergleich zu heutigen Systemen soll Starling rund 20.000-mal mehr Quantenoperationen ausführen können. Die Komplexität des Systems ist so hoch, dass zur Darstellung seines Rechenstatus mehr als eine Oktillion (10^48) Supercomputer-Speicher benötigt würden. Damit könnten Nutzende vollständig mit der Reichhaltigkeit und Komplexität der Quantenzustände arbeiten – ein bisher unerreichter Schritt in der Entwicklung der Quanteninformatik.

Quanten-Roadmap und Infrastruktur für die nächste Generation

Parallel zur Ankündigung von Starling hat IBM eine neue Quantum Roadmap veröffentlicht. Sie zeigt die nächsten Schritte hin zur Entwicklung fehlertoleranter Quantenrechner und skizziert die Weiterentwicklung der IBM-Prozessorarchitektur. Das neue Data Center in Poughkeepsie bildet die zentrale Infrastruktur für diese Entwicklung.

Foto: IBM Arvind Krishna, Chairman und CEO von IBM Arvind Krishna, Chairman und CEO von IBM, betont die Bedeutung dieses Fortschritts: „Unsere Expertise in Mathematik, Physik und Ingenieurwissenschaften ebnet den Weg für einen hochskalierenden, fehlertoleranten Quantencomputer – einen, der reale Herausforderungen lösen und enorme Geschäftsmöglichkeiten eröffnen wird.“

Von logischen Qubits zur Skalierung

Die Vision eines fehlertoleranten Quantencomputers basiert auf der effizienten Nutzung sogenannter logischer Qubits. Diese bestehen aus mehreren physischen Qubits, die gemeinsam Fehler erkennen und korrigieren. IBM plant Systeme, die bis zu 200 logische Qubits und 100 Millionen Operationen (Starling) sowie in der Folge 2.000 logische Qubits und 1 Milliarde Operationen (IBM Quantum Blue Jay) ermöglichen.

Eine skalierbare Architektur soll Fehler exponentiell besser unterdrücken können – und das bei realistischer Nutzung vorhandener Ressourcen. IBM definiert klare Kriterien für ein solches System: universelle Anweisungsfähigkeit, effiziente Dekodierung in Echtzeit, modulare Skalierbarkeit und Energieeffizienz.

Neue wissenschaftliche Grundlagen: qLDPC-Codes und Echtzeit-Dekodierung

Zwei neu veröffentlichte Fachbeiträge von IBM liefern die theoretischen und technischen Grundlagen für Starling. Der erste Beitrag beschreibt, wie durch Verwendung von qLDPC-Codes (Low-Density Parity-Check) der Ressourcenbedarf gegenüber bisherigen Fehlerkorrekturansätzen um rund 90 Prozent gesenkt werden kann. Der zweite Beitrag widmet sich der Echtzeit-Dekodierung physischer Qubit-Informationen – entscheidend, um Fehler mit konventionellen Rechenressourcen unmittelbar zu erkennen und zu korrigieren.

Diese Grundlagenforschung bildet laut IBM einen gangbaren Weg zu einem System, das Milliarden Quantenoperationen ausführen und kommerziell verwertbare Anwendungen ermöglichen kann.

Prozessormehrstufenplan bis 2029

Die neue Roadmap von IBM umfasst mehrere Prozessorstufen mit spezifischen technologischen Zielen:

• IBM Quantum Loon (2025): Testplattform für qLDPC-Komponenten, inklusive neuer „C-Koppler“-Verbindungen zwischen entfernten Qubits.

• IBM Quantum Kookaburra (2026): Erstes modulares System für logische Operationen und verschlüsselten Quantenspeicher.

• IBM Quantum Cockatoo (2027): Verknüpft zwei Kookaburra-Module über „L-Koppler“ zu einem vernetzten Quantenknoten.

Diese Entwicklungen münden im Jahr 2029 in den Bau und Betrieb des IBM Quantum Starling – ein Meilenstein in der Geschichte des Quantencomputings.

Quantenrechner für reale Anwendungen

Ein hochskalierender, fehlertoleranter Quantencomputer wie Starling verspricht nicht nur theoretische Durchbrüche, sondern auch konkrete Vorteile in der Praxis. Mögliche Einsatzbereiche reichen von der Arzneimittelentwicklung über Materialforschung bis zur Lösung komplexer Optimierungsprobleme. IBM betont, dass das Unternehmen mit Starling erstmals die Grundlagen für kommerzielle Quantenanwendungen auf breiter Ebene schaffen will.

Mehr über den Weg von IBM zur Skalierung der Fehlertoleranz erfahren Sie im Blog von IBM.

Im Video vom IBM Research Youtube Kanal erhalten Sie Einblicke in die Perspektive der IBM Quantum-Wissenschaftler.