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Quantencomputer: Mit jedem zusätzlichen Qubit verdoppelt sich die Rechenkomplexität.
Quantencomputer: Mit jedem zusätzlichen Qubit verdoppelt sich die Rechenkomplexität.(Foto: imago/Science Photo Library)
Samstag, 12. Mai 2018

"Potenzial zum Meilenstein": Was kann Googles neuer Quantenprozessor?

Der Quantencomputer gilt als vielversprechende Zukunftstechnologie. Der Prototyp, den Google zuletzt vorstellte, hat statt 20 oder 50 Qubits sogar 72. Ein Rekord. Doch ist er Superrechnern wirklich überlegen? David DiVincenzo vom Forschungszentrum Jülich im Interview.

Google präsentierte kürzlich einen Quantenprozessor mit 72 Qubits, den elementaren Recheneinheiten eines Quantencomputers. Das ist ein neuer Rekord. Wie kann man sich diesen Chip vorstellen?

Google setzt auf sogenannte supraleitende Qubits, also auf Recheneinheiten, die bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt arbeiten. Und soweit ich weiß, handelt es sich beim neuen Prozessor um eine direkte Weiterentwicklung jenes 9-Qubit-Chips, den Google bereits vor drei Jahren präsentiert hatte. Also eine recht konservative Strategie.

Die bisherigen Quantencomputer-Prototypen hatten deutlich weniger Qubits, so um die 16 bis 20. Was ist der Mehrwert, den der neue Prozessor mit seinen 72 Qubits bringen könnte?

Im Moment haben wir eine Schwelle bei etwa 45 Qubits, bei denen ein Quantencomputer noch keinen Vorteil gegenüber einem herkömmlichen Rechner bringt. Denn alle Berechnungen, die mit 45 Qubits oder weniger möglich sind, lassen sich heute auch mit einem Supercomputer erledigen. Allerdings verdoppelt sich mit jedem zusätzlichen Qubit die Rechenkomplexität. Deshalb dürfte es ziemlich schwierig werden, ein System mit 72 Qubits mit einem Supercomputer zu simulieren.

Also ist der neue Google-Prototyp ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer?

David Divincenzo leitet das Peter Grünberg Institut für Theoretische Nanoelektronik am Forschungszentrum Jülich und lehrt am Institute for Theoretical Quantum Information der RWTH Aachen. Außerdem ist er einer der beiden Gründungsdirektoren des JARA-FIT Instituts für Quanteninformation.
David Divincenzo leitet das Peter Grünberg Institut für Theoretische Nanoelektronik am Forschungszentrum Jülich und lehrt am Institute for Theoretical Quantum Information der RWTH Aachen. Außerdem ist er einer der beiden Gründungsdirektoren des JARA-FIT Instituts für Quanteninformation.(Foto: FZJ)

Möglicherweise ja. Denn damit wäre erstmals bewiesen, dass ein Quantencomputer den herkömmlichen Rechnern tatsächlich überlegen ist, zumindest bei bestimmten Rechenoperationen. Das bedeutet aber noch nicht, dass so ein Chip mit 72 Qubits schon irgendeinen Nutzen für die Wirtschaft hätte.

Hat Google diesen Beweis der Überlegenheit denn schon erbracht?

Ich denke nein, offensichtlich funktioniert der Prototyp noch nicht so wie gewünscht. Eigentlich hatte Google ihn schon für Ende 2017 angekündigt, hat diesen Termin aber nicht halten können. Und zwischen den Zeilen ist zu lesen, dass nicht alle 72 Qubits gleich gut funktionieren. Es scheint noch irgendwelche Hardwareprobleme zu geben, die verhindern, dass der Prozessor so arbeitet wie erhofft. Das ist jedenfalls meine Vermutung.

Auch IBM testet derzeit einen neuen Chip, er besitzt 50 supraleitende Qubits. Könnte IBM damit trotzdem das Rennen um die Quanten-Überlegenheit gewinnen?

Die Möglichkeit besteht. Allerdings scheint auch IBM noch nicht genau zu wissen, wie gut ihr Quantenprozessor eigentlich funktioniert. Die Fehlerraten scheinen zum Teil recht hoch, bei einigen der Qubits liegen sie bei 5 Prozent. Google dagegen hofft auf eine deutlich geringere Fehlerrate von 0,5 Prozent, hat das aber auch noch nicht erreicht.

Dennoch: Derzeit scheint die Entwicklung große Sprünge zu machen. Könnte es also sein, dass wir einen kommerziellen Quantencomputer schon deutlich früher haben als noch vor einigen Jahren gedacht?

Das könnte passieren. Es ist gut möglich, dass wir innerhalb der nächsten beiden Jahre einen Quantencomputer mit 200 Qubits sehen werden. Und sollte es gelingen, die Fehlerraten gering zu halten und außerdem effektive Algorithmen für solche Maschinen zu entwickeln, könnte er für manche Anwendungen durchaus einen Nutzen bringen. Allerdings würde ein richtiger, großer Quantencomputer, von dem man letztlich träumt, Millionen von Qubits besitzen müssen. Und davon sind wir noch weit entfernt.

Mit David DiVincenzo sprach Frank Grotelüschen, helmholtz.de.
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Quelle: n-tv.de