Super-Rechner

Google verkündet Durchbruch bei Quantencomputern – IBM hält dagegen

Google-Chef Sundar Pichai (links) bezeichnet seinen Quantencomputer als Meilenstein.

Google-Chef Sundar Pichai (links) bezeichnet seinen Quantencomputer als Meilenstein.

Beginnt jetzt das Zeitalter der Quantencomputer? Grosse Firmen kämpfen bereits um die Vorherrschaft.

Gestern Mittwoch gab Google den Durchbruch in Sachen Quantencomputer bekannt. Zwei Tage zuvor, also noch bevor es überhaupt offiziell publiziert war, wurde das wissenschaftliche Paper dazu bereits heftig kritisiert – vom Konkurrenten IBM.

Eine Vorabversion des Google-Papers war vor einem Monat versehentlich für eine kurze Weile online einsehbar. Diverse Medien hatten darüber berichtet. Die umstrittene Frage lautet: Kann ein Quantencomputer einem herkömmlichen bereits überlegen sein?

Google-CEO Sundar Pichai spricht in seinem gestrigen Blogeintrag von «Quanten-Überlegenheit». Der wissenschaftliche Artikel dazu, der in «Nature» – einer Fachzeitschrift mit hohem Renommee – erschien, verwendet den Begriff gar im Titel. Die Rechnung, die der Quantencomputer in 200 Sekunden ausgeführt habe, würde auf dem schnellsten Supercomputer der Welt 10 000 Jahre dauern, heisst es – mit anderen Worten, sie wäre in der Praxis unlösbar. Doch dem Widersprechen drei Forscher von IBM auf dem Forschungsblog ihrer Firma. Mit klassischen Supercomputern würde sich das Problem innert maximal zweieinhalb Tagen lösen lassen, schreiben sie.

Der Vergleich zum Supercomputer hinkt

Renato Renner, Professor für theoretische Physik an der ETH Zürich, sagt: «Der Vergleich zwischen Quantencomputern und klassischen Computern ist schwierig. Auch das Lösen des Problems mit klassischen Computern könnte mit besserer Hardware und cleveren Algorithmen massiv beschleunigt werden.» Es gebe deshalb keine eindeutige Grenze, wann ein Quantencomputer überlegen sei. Zudem habe Google mit seiner Maschine kein nützliches Problem gelöst, sondern eine Aufgabe, die spezifisch ersonnen worden sei, um Geschwindigkeit zu demonstrieren.

Trotzdem sei die von Google erreichte Leistung bemerkenswert. «Die Fortschritte in den vergangenen Jahren sind erstaunlich gross, nicht nur bei Google, auch bei ihren Konkurrenten wie IBM», sagt Renner. Der Weg zu praktischen Anwendungen ist aber noch sehr weit. Das System von Google hat 53 sogenannte Qubits, wie die Speichereinheiten eines Quantencomputers genannt werden. «Für viele Anwendungen brauchten wir aber von der Grössenordnung her eine Milliarde Qubits», sagt Renner.

Ein Qubit entspricht dem Bit in einem klassischen Computer. Während ein klassisches Bit aber nur entweder den Zustand null oder den Zustand eins annimmt, kann das Qubit beide Zustände gleichzeitig annehmen. Das übersteigt das Vorstellungsvermögen der meisten Menschen – aber es ermöglicht dem Quantencomputer, gewissermassen mehrere Rechnungen parallel durchzuführen. So kann er bestimmte Aufgaben sehr viel schneller lösen als ein herkömmlicher Computer. Die neuartigen Maschinen könnten deshalb dereinst enorm aufwendige Simulationen durchführen, etwa Berechnungen von Molekülen.

Die Finanzwelt zeigt sich interessiert

Dario Gil, Direktor von IBM Research, sagt dazu: «Bezüglich Anwendungen gehen wir davon aus, dass die chemische und pharmazeutische Industrie, der Finanzsektor und der Transportsektor als erste Branchen von den Vorteilen von Quantencomputern profitieren dürften.» Tatsächlich arbeitet IBM in diesem Bereich bereits mit JP Morgan zusammen, der grössten Bank der USA. Auch in China beteiligen sich mit Huawei und Alibaba grosse private Firmen.

Zwar wird es noch Jahre, vielleicht sogar Jahrzehnte dauern, bis sich Quantencomputer direkt verkaufen lassen. Doch die Firmen, die ihre Forschungsergebnisse frei veröffentlichen, gewinnen an Prestige. So gelingt es ihnen auch, talentiertes Personal an Bord zu holen. «Das Fachgebiet ist für unsere Studierenden sehr attraktiv», beobachtet Renner an der ETH. «Viele der besten Talente gehen zu IBM Research nach Rüschlikon, wo einer der weltweit ersten programmierbaren Quantencomputer steht.» Dieses Jahr hat sich sogar ein Professor von der Privatwirtschaft abwerben lassen: Matthias Troyer, mehrfach preisgekrönter Physiker, hat die ETH Zürich verlassen, um sich ganz seiner Forschung in der Quantenabteilung von Microsoft zu widmen.

Mit den raschen technischen Entwicklungen der vergangenen Jahre kamen aber auch Bedenken auf. Wie sollen zum Beispiel Daten in Zukunft verschlüsselt werden, um vor Hackerangriffen mit Quantencomputern sicher zu sein? Google-CEO Pichai zeigt sich im Blog optimistisch, rechtzeitig Lösungen liefern zu können. Ein paar Jahre Zeit hat er noch.

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