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Quantencomputer

Seit Wochen kursierten Gerüchte - nun ist es offiziell: Zum ersten Mal hat ein Quantencomputer eine Aufgabe erledigt, an der herkömmliche Rechner scheitern würden. Das behauptet zumindest Google. Konkurrent IBM zweifelt das Ergebnis allerdings an.

Google ist nach eigenen Angaben ein bedeutender Schritt bei der Entwicklung von Quantencomputern gelungen. Mit Hilfe seines Prozessors Sycamore sei es möglich, eine Kalkulation in 200 Sekunden zu erledigen, für die der aktuell schnellste Supercomputer 10 000 Jahre benötigen würde, schreiben die Forscher in einem am Mittwoch veröffentlichten Bericht in dem Wissenschafts-Journal «Nature». Damit sei die Demonstration der «Quantenüberlegenheit» erstmals gelungen.

Der Begriff bezeichnet den Moment, in dem ein Quantencomputer eine so komplexe Aufgabe löst, die von einem herkömmlichen Computer in angemessener Zeit nicht mehr bewältigt werden kann. An dem Nachweis seien auch Forscher aus Jülich beteiligt gewesen, teilte das dortige Forschungszentrum am Mittwoch mit. Mit Hilfe von Simulationen seien die Ergebnisse verifiziert und die Leistung des Prozessors, der aus 53 funktionsfähigen Qubits besteht, bestimmt worden. Dabei ging es um das Erkennen und Analysieren hochkomplexer, zufällig generierter Muster, für das ein konventioneller Computer überfordert gewesen wäre. Die Simulationen der Quantenschaltungen wurden neben Googles Cloud-Servern und dem aktuell leistungsstärksten Supercomputer der Welt, Summit von IBM, auch der Jülicher Supercomputer Juwels genutzt.

Schon seit Jahrzehnten suchen Wissenschaftler nach neuen Wegen in der Computertechnik. Auch an der Entwicklung von Quantencomputern wird seit langem gearbeitet. Von ihnen erhoffen sich die Forscher, dass bestimmte Rechenaufgaben um ein Vielfaches schneller als mit klassischen Computern durchgeführt werden können. Während bei einem binären Computer die kleinsten Einheiten, Bits genannt, entweder den Zustand 0 oder 1 annehmen, folgen die «Qubits» des Quantencomputers den Gesetzen der Quantenmechanik - sie können mehrere Zustände zur selben Zeit darstellen.

Dieses Paradox gilt selbst in der theoretischen Physik noch heute als Herausforderung. Google-Chef Sundar Pichai zitiert in seinem Blog-Eintrag auch den US-amerikanischen Physiker und Nobelpreisträger Richard Feynman: «Wenn man denkt, man versteht die Quantenmechanik, versteht man die Quantenmechanik nicht.»

Pichai gibt sich angesichts des möglicherweise erreichten Meilensteins bescheiden. Unterdessen spielt der US-amerikanische Technologie-Riese IBM - selbst seit langem in der Quantencomputer-Forschung involviert, den nun erreichten Erfolg etwas herunter und sagt, in der Rechnung von Google sei ein Fehler. Die gleiche Aufgabe sei mit einem klassischen System bereits in 2,5 Tagen lösbar, schreiben die Forscher in einem Blog-Beitrag des Konzerns.

Vor rund vier Wochen war der Fachbeitrag der Google-Forscher schon einmal aufgetaucht. Er war für kurze Zeit über die Websites der amerikanischen Weltraumbehörde NASA verfügbar gewesen, kurz darauf allerdings wieder verschwunden. Das hatte bereits für viel Gesprächsstoff unter Wissenschaftlern gesorgt.

Letztlich dürfte Googles Durchbruch im Quantencomputing für die alltägliche Nutzung von Computern kaum berühren, auch weil die Maschinen wegen der erforderlichen tiefen Temperaturen und Vakuumzustände nicht auf handliche Geräte verkleinert werden können. Für die Wissenschaftler sei es zwar ein «Hallo Welt»-Moment, auf den sie gewartet hätten, schreibt Pichai. Aber zwischen den Laborergebnissen und praktischen Anwendungen von morgen liege noch ein langer Weg. «Es wird viele Jahre dauern, bis wir eine breitere Palette von realen Anwendungen implementieren können.»

dpa
 

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