Supercomputer – Hat Google Quantenüberlegenheit erreicht?

Supercomputer – Hat Google Quantenüberlegenheit erreicht?

Am 23. Oktober ist in der Fachzeitschrift Nature ein Forschungspapier des Google-Konzerns erschienen, das einen technologischen Durchbruch verkündet. Google ist es demnach gelungen, mit einem eigens entwickelten Chip, der den Namen Sycamore trägt, eine Berechnung in 200 Sekunden durchzuführen für die der weltweit schnellste Supercomputer 10.000 Jahre benötigt. Vermutlich unabsichtlich war das Paper bereits im September auf einer Webseite der Nase veröffentlicht worden.

Was ist die Quantenüberlegenheit?

Der Google-Konzern hat verkündet, mit dieser Berechnung durch Sycamore die Quantenüberlegenheit erreicht zu haben. Als Quantenüberlegenheit wird der Moment bezeichnet, in dem es einem Quantencomputer gelingt, bei der Ausführung einer Aufgabe, besser zu sein als der weltweit beste Supercomputer.

Was ist ein Quantencomputer?

Anders als herkömmliche Rechner, arbeitet ein Quantencomputer nicht nach den klassischen Gesetzen der Physik, sondern nach der Quantenmechanik. Der Quantencomputer arbeitet mit Quibits, die gleichzeitig die Werte 0 und 1 annehmen können. Hierdurch können Rechenoperationen gleichzeitig statt nacheinander ausgeführt werden. Die Menge an Informationen, die von einem Quantencomputer verarbeitet werden kann, nimmt dadurch in exponentiellem Maß zu. Quantencomputer verfügen daher über eine ungeheure Rechenleistung. Um allerdings eine stabile Quantenberechnung erreichen zu können, ist ein großer technischer Aufwand nötig.

Kritik von der Konkurrenz

Der veröffentlichte Erfolg des Google-Konzerns stößt jedoch auf Kritik. Ein Konkurrent auf dem Gebiet der Quantencomputer ist IBM (International Business Machines Corporation). IBM zweifelt an, dass Google die Quantenüberlegenheit wirklich gelungen sei. Nach der Veröffentlichung des Papers, erklärte IBM, dass die gestellte Aufgabe von einem Supercomputer nicht in 10 000 Jahren, sondern in zweieinhalb Tagen gelöst werden könne. IBM äußerte zudem, dass die Quantenüberlegenheit erst dann erreicht sei, wenn der Quantencomputer auch Probleme löse, die ein Supercomputer gar nicht lösen könne. Auch von Seiten des US-Physikers John Preskill, der das Konzept der Quantenüberlegenheit prägte, gibt es Bedenken. So sei das mathematische Problem, das dem Quantencomputer gestellt wurde, von Google ganz gezielt so ausgewählt worden, dass dieser es leicht bewältigen konnte.

Ist Google ein Meilenstein gelungen?

Unumstritten handelt es sich um einen wissenschaftlichen Erfolg und einen Fortschritt, der durchaus bemerkenswert ist. Allerdings muss berücksichtigt werden, dass die Rechenaufgabe, die gelöst werden sollte, genau auf die Möglichkeiten des Quantencomputers zugeschnitten war. Für den normalen Rechner war die Problemstellung hingegen besonders schwer zu bewältigen. Mit einer praktischen Anwendung ist daher in naher Zukunft nicht zu rechnen.

In welchen Bereichen könnten Quantencomputer zum Einsatz kommen?

Quantencomputer könnten in der Zukunft insbesondere in der Wissenschaft zum Einsatz kommen. Mit ihrer Hilfe könnten zum Beispiel komplizierte physikalische Prozesse simuliert werden, wodurch neue Erkenntnisse gewonnen werden können. In der Pharmaforschung könnten molekulare Strukturen simuliert und die Zusammensetzung von Wirkstoffen berechnet werden. Auch im Bereich der künstlichen Intelligenz könnte der Einsatz von Quantencomputern neue Möglichkeiten eröffnen. Die heute üblichen Verschlüsselungsverfahren könnten durch einen Quantencomputer geknackt werden. Diese Technologien sind bisher allerdings lediglich Zukunftsmusik.

Bildquelle: Google

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