Quantum-Error Correction bezeichnet Verfahren, die dazu dienen, Fehler in Quantencomputern zu erkennen und zu korrigieren. Im Gegensatz zu klassischen Computern, die mit Bits arbeiten, nutzen Quantencomputer Qubits, die aufgrund ihrer quantenmechanischen Eigenschaften anfälliger für Störungen sind. Diese Störungen können durch Umwelteinflüsse wie Temperaturschwankungen oder elektromagnetische Interferenzen verursacht werden und führen zu unerwünschten Änderungen des Qubit-Zustands.
Quantum-Error Correction ist unerlässlich, um die Zuverlässigkeit von Quantencomputern zu gewährleisten. Während klassische Fehlerkorrekturverfahren wie Hamming-Codes Bits überwachen, ist die Fehlerkorrektur bei Qubits komplexer, da die Messung eines Qubits dessen Zustand beeinflussen kann. Deshalb verwenden quantenmechanische Fehlerkorrekturmethoden zusätzliche Qubits, um den Zustand eines Qubits zu codieren. Auf diese Weise können Fehler erkannt und korrigiert werden, ohne den ursprünglichen Qubit-Zustand zu stören.
Ein bekanntes Beispiel hierfür ist der Shor-Code oder der Surface-Code. Diese Codes verteilen den Zustand eines Qubits auf mehrere physische Qubits, ermöglichen das Erkennen von Fehlern und deren Korrektur, ohne den Qubit-Zustand zu destabilisieren. Quantum-Error Correction ist entscheidend für den Aufbau zuverlässiger und skalierbarer Quantencomputer, da Fehler sonst unkontrollierbar werden und die Berechnungen unzuverlässig machen würden. Mit fortschreitender Entwicklung der Quantentechnologie gewinnt die Entwicklung robuster Fehlerkorrekturmethoden immer mehr an Bedeutung.