Quantencomputer schienen immer eine Technologie zu sein, die noch mindestens 20 Jahre weit weg ist – und auch immer mindestens 20 Jahre weit weg bleiben wird. 2017 könnte jedoch das Jahr werden, in dem die Technologie den Weg aus dem Labor hinaus in die „echte Welt“ schafft – zumindest nach Ansicht einiger Experten in dem Bereich.

Quantencomputer - D-Wave Google und NASA
Quantencomputer von Google

Alle jagen die „Quantum Supremacy“

Die Tech-Konzerne Google und Microsoft haben in den letzten Jahren mehrere Experten im Bereich Quantentechnologie eingestellt und für dieses Jahr herausfordernde Ziele gesteckt. Die Ambitionen der beiden Unternehmen spiegeln einen Trend wider, der in der Branche im Moment immer mehr zum Vorschein kommt – egal, ob es sich um Startups oder um akademische Labore handelt: Alle wollen von der Forschung zur Anwendung übergehen.

People are really building things. I’ve never seen anything like that. It’s no longer just research.„, so Christopher Monroe, ein Physiker an der University of Maryland in College Park.

Google begann 2014, an einem Quantencomputer zu arbeiten, der sich Supraleitung zunutze macht. Das Unternehmen hofft, bereits in diesem Jahr oder kurze Zeit später die Leistung der mächtigsten klassischen Supercomputer der Welt in den Schatten stellen zu können – ein Zustand, der als „Quantum Supremacy“ bekannt ist. Microsoft dagegen setzt auf ein bisher unbewiesenes Konzept namens „topologisches Quantumcomputing“ und hofft, die Technologie 2017 erstmals demonstrieren zu können.

Und auch die Quantencomputing-Startup-Szene ist an einem ähnlichen Punkt. Monroe, der 2015 das Startup IonQ gründete, möchte dieses Jahr sein Personal erheblich ausbauen. Andere Startups wie Quantum Circuits oder Rigetti erwarten, in diesem Jahr erhebliche Meilensteine zu erreichen.

Ähnlich sieht es im akademischen Bereich aus. Die benötigten Konzepte und Funktionen wurden demonstriert. Auch wenn noch einige physikalische Hürden zu überwinden sind, geht es nun „nur noch“ um die Konstruktion eines funktionierenden Quantencomputers.

Quantencomputing ist die Zukunft

Während klassische Computer Informationen als Bits codieren, die entweder den Zustand „0“ oder „1“ annehen, arbeiten Quantencomputer mit Qubits, die Superpositionen annehmen können, in denen ihr Zustand gleichzeitig „0“ und „1“ ist. Zusammen mit der Fähigkeit der Qubits, eine Quantenverschränkung einzugehen, kann dies die Quantencomputer dazu befähigen, viele Berechnungen auf einmal durchzuführen. Die Zahl der durchführbaren Berechnungen sollte sich zumindest theoretisch mit jedem zusätzlichen Qubit verdoppeln, was zu einem exponentiellen Leistungsanstieg führen würde.

Dank der hohen Rechenleistung sollten Quantencomputer bestimmte Aufgaben wie etwa die Suche in großen Datenbanken oder die Faktorzerlegung von großen Zahlen deutlich schneller durchzuführen als klassische Computer. Mit Quantencomputern wäre auch fortschrittliche Verschlüsselung kein großes Hindernis mehr, und auch in der Wissenschaft gibt es ein breites Anwendungsgebiet.

Mehrere Herangehensweisen konkurrieren

Es gibt eine Vielzahl an Herangehensweise zur Konstruktion von Qubits, aber zwei davon haben sich durchgesetzt. Google, IBM, Rigetti und Quantum Circuits wollen Quantenzustände als oszillierende Spannungen in supraleitenden Schleifen codieren, während IonQ und mehrere große Universitäten versuchen, Qubits in einzelnen Ionen zu codieren, die von elektrischen und magnetischen Feldern in Vakuum-Fallen gehalten werden.

Microsoft dagegen verfolgt eine Idee, die sich wohl am meisten wird beweisen müssen: Topologisches Quantencomputing setzt auf die Anregung von Materie dazu, Informationen durch eine bestimmte Form von Verschränkung zu codieren. Derartige Qubits wären deutlich resistenter gegenüber Störeinflüsse von außen und bieten auch bessere Ansätze zur Fehlerkorrektur.

Bis jetzt ist es aber niemandem gelungen, Materie derart anzuregen, geschweige denn topologische Qubits zu konstruieren. Microsoft stellte aber kürzlich vier Experten im Gebiet topologisches Quantencomputing ein und möchte das Konzept noch 2017 demonstrieren.

Doch nicht jeder Experte möchte sich derart festlegen. Viele Forscher sind zwar überzeugt davon, dass zwar große Durchbrüche bevorstehen, wollen sich aber nicht auf einen Zeitpunkt festlegen.

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