Google stellt den weltweit schnellsten Quantenprozessor “Bristlecone” in Ausblick. Bis der allerdings im Forschungsalltag Rechenaufgaben erledigt, dürfte noch viel Zeit vergehen.

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Die Geschwindigkeit von Quantencomputern wird in Quantenbit gemessen (Qubit). Ein Qubit beschreibt einen quantenmechanischen Zweizustand, der je nach Messung unterschiedlich ausfällt.

Null und Eins gibt es dann nicht mehr, sondern nur noch einen Zwischenzustand, der mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit aus allen, sich überlagernden Zuständen zwischen Null und Eins besteht. Das Verfahren soll die parallele Berechnung komplexer mathematischer Aufgaben oder die Suche in riesigen Datenmengen enorm beschleunigen können.

Googles neuer Quantenprozessor Bristlecone soll 72 solcher Qubits bieten – wenn er denn einmal vollständig in Betrieb genommen wurde und wie geplant funktioniert. Bislang hatte IBM mit einem 50 Qubit-Quantencomputer die Krone auf.

Googles 72 Qubits sollen theoretisch für die sogenannte “Quantendominanz” reichen: Der Begriff beschreibt jenen Punkt, ab dem die Rechenleistung eine Qubit-Maschine gängige Supercomputer übertrifft. Für die Google-Forscher wäre das “ein Wendepunkt” bei der Erforschung von Quantencomputern. Und eine Herausforderung: Denn die Funktionsweise von Quantencomputern könnte dann nicht mehr mit herkömmlichen Rechnern simuliert werden.

So sieht es laut Google aus, wenn der Quantenprozessor installiert wird. Bild: Google

So sieht laut Google die Installation eines Quantenprozessors aus. Bild: Google

Es hapert unter anderem an der Fehlerrate

Damit der Quantenprozessor gelingt, müssen Googles Quanten-Ingenieure zuvor die Fehlerquote des Superrechners reduzieren. Sie wollen sie unter 0,5 Prozent drücken.

Gängige Fehlerkorrekturmaßnahmen, bei denen auf zwischengespeicherte oder kopierte Daten zurückgegriffen wird, funktionieren bei Quantencomputern jeodch nicht mehr. Die Google-Forscher möchten daher ein neues Fehlerkorrektur-Verfahren über ausgelagerte Kontrollschaltkreise erfinden. Diesen Ansatz machen sie auch anderen Forschern zugänglich.

Sie sind laut eigenen Angaben “vorsichtig optimistisch”, dass ihr Unterfangen gelingt und die Quantendominanz nicht nur auf dem Papier, sondern tatsächlich erreicht wird. Die enorme Rechenleistung eines solchen Systems könnte eingesetzt werden, um komplexe mathematische Probleme zu lösen, bei denen klassisch konstruierte Supercomputer scheitern oder einfach zu langsam sind. Speziell die Entwicklung fortschrittlicher Künstlicher Intelligenz könnte davon profitieren.

Microsoft-Chef Satya Nadella geht davon aus, dass Quantencomputer den notwendigen Durchbruch bei der Rechenleistung bringen, ab dem KI-Systeme die “großen Probleme der Menschheit” – zum Beispiel den Klimawandel – lösen können. Ein aktueller Supercomputer brauche für die notwendige Datenanalyse “so lange wie vom Urknall bis heute”, so Nadella.

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