Wann können wir mit Quantencomputern rechnen?

Redakteur: Dr. Anna-Lena Gutberlet

Seit Jahrzehnten versuchen Physiker, sich die Eigenheiten der Quantenwelt zu Nutze zu machen: Sie wollen einen Quantencomputer bauen. Eine Rechenmaschine, die nicht vergleichbar ist mit klassischen Systemen. Eine, die gerade spezielle Probleme, wie die Faktorisierung riesiger Zahlen oder das Empfehlungsproblem, aufgrund der zugrundeliegenden Physik schneller – oder überhaupt erst – lösen können soll. Eine, die unsere Gesellschaft transformieren soll.

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Dr. Anna-Lena Gutberlet, Autorin ELEKTRONIKPRAXIS: „Es stellt sich die Frage: Wie überprüft man, ob ein Quantencomputer richtig rechnet?“
Dr. Anna-Lena Gutberlet, Autorin ELEKTRONIKPRAXIS: „Es stellt sich die Frage: Wie überprüft man, ob ein Quantencomputer richtig rechnet?“
(Bild: Vogel Communications Group)

Erste – zum Teil umstrittene – Modelle aus Forschung und Industrie gibt es bereits. Doch bis Quantencomputer ihr Vorteile ausspielen können, ist noch einiges an Forschungsarbeit nötig. Die Rechenleistung – also die Anzahl der Qubits und vor allem deren Qualität – muss verbessert und es müssen effektive Quantenalgorithmen entwickelt werden.

Lange galten 50 Qubits als „magische“ Grenze: Ab dieser Größe sollen die Quantenmaschinen in der Lage sein, Berechnungen durchzuführen, für die ihre klassischen Counterparts unendlich lange benötigen – und an dieser Marke kratzen Systeme von IBM und Co gerade. Google will noch dieses Jahr ein System mit 72 Qubits vorstellen – ein Quantensprung? Wahrscheinlich. Aber es stellt sich die Frage: Wie überprüft man überhaupt, ob ein Quantencomputer richtig rechnet?

Um dies zu beantworten, will das Google-Team mit seinem Quantengerät einen Algorithmus lösen, der an der Grenze der Möglichkeiten heutiger Supercomputer liegt. Durch das anschließende Hinzufügen von nur einem weiteren Qubit, würde die Leistungsfähigkeit des Quantensystems die eines klassischen Superrechners weit übertreffen – denn die Leistung der Quantenmaschinen verdoppelt sich mit jedem zusätzlichen Qubit.

Wann letztendlich kommerziell nutzbare Systeme erhältlich sind und Quantenberechnungen wirklich neue Ergebnisse liefern, ist nicht abzusehen – vielleicht in ein paar Jahren oder erst in Jahrzehnten. Aber dann sollten wir mit allem rechnen.

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