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Jetzt offiziell: Quantencomputer mit Mega-Rekord

Die Rechenarbeit von 10.000 Jahren in 3 Minuten. Googles Quantencomputer Sycamore schlägt jeden PC! Was an den Powerrechnern so besonders ist.
Teaserbild: Jetzt offiziell: Quantencomputer mit Mega-Rekord

Das Wichtigste zum Thema Quantencomputer

  • Googles Quantencomputer Sycamore löste eine äußerst komplizierte Rechenaufgabe in 200 Sekunden. Der aktuell schnellste Supercomputer "Summit" hätte dafür 10.000 Jahre gebraucht.

  • Damit wurde zum ersten Mal in der Geschichte die "Quantum Supremacy", die Quantenüberlegenheit, erreicht.

  • Ein Quantencomputer rechnet millionenfach schneller als ein herkömmlicher Computer. Er wäre somit theoretisch in der Lage, den Urknall zu simulieren.

  • Der Grund für die Geschwindigkeit: Ein Quantencomputer löst Rechenschritte parallel und nicht nacheinander wie ein herkömmlicher Rechner.

  • Für Zuhause ist der neue Computer aber nichts. Alleine schon wegen seiner Maße: Er ist über 2,50 Meter groß.

Was Quantencomputer in Zukunft können:

  • 🔓

    Ein Quantencomputer knackt jede Verschlüsselung im Netz. Die basiert momentan auf der Primfaktorzerlegung - kein großes Problem für die schnellen Rechner. Online-Banking und verschlüsselte Nachrichten wären dann nicht mehr sicher.

  • 🔐

    Gut, dass die Quantentechnologie auch eine neue Form der Verschlüsselung bereitstellt. Damit siehst du auch, wenn jemand "von Außen" versucht auf deine Daten oder Nachrichten zuzugreifen.

  • 🗂

    Selbst wenn eine Datenbank riesig und unsortiert ist, kann ein QC sie in Windeseile nach einem bestimmten Ergebnis durchsuchen.

  • 👩‍🔬

    Wie schaffen es manche Enzyme, dass der reaktionsfaule Stickstoff aus unserer Luft durch sie auf einmal doch chemisch umgewandelt wird? Diese Grundlage für alles Leben auf der Erde haben Forscher bis heute nicht verstanden - Quantencomputer sollen das ändern.

  • 🚗

    Volkswagen will mithilfe von den Supercomputern Staus verhindern. Den Verkehrsfluss vorauszuberechnen, ist für herkömmliche Computer zu kompliziert.

  • 💊

    Auch die Struktur von Molekülen ließe sich simulieren, auf diese Weise können neue Medikamente entwickelt werden.

Das Geheimnis hinter der Supergeschwindigkeit

 

Ein Quantencomputer ist millionenfach schneller als herkömmliche Computer, da er Rechenprozesse nicht nacheinander sondern gleichzeitig angeht. Ein Quantenbit - kurz Qubit - entscheidet sich nicht zwischen 1 und 0, es befindet sich in einer Art Zwitterzustand. Physiker nennen das „Überlagerungszustände" oder „Superposition".

IBM hat vor kurzem gleich 5 Quantencomputer zusammengeschlossen. Allerdings läuft das System noch nicht stabil. Googles Sycamore schaffte hingegen schon 53 Qubits. Ebenfalls ein neuer Rekord.

Wie lange dauert es bis zum ersten Quanten-Laptop?

  • Es ist technischen extrem aufwendig, die Qubits kontrolliert in den "Überlagerungszustand" zu bringen. Deswegen ist der IBM-Quantencomputer auch so groß und nichts für den Schreibtisch zu Hause.
  • Quantencomputer sind sehr fehleranfällig. Kleinste Temperaturschwankungen oder winzige Vibrationen können den empfindlichen Zustand von Qubits zerstören.
  • Deshalb laufen die Berechnungen in einem Vakuum und bei minus 273 Grad Celsius ab. Das ist dem absoluten Nullpunkt sehr nahe.
  • Die "Überlagerungszustände" fallen bisher in sich zusammen, wenn man viele Qubits aneinanderreiht. Denn diese Zustände gibt es nur in der Welt der Quantenphysik, auf der Ebene der Atome oder darunter, also bei den allerallerkleinsten Dingen.

Vom Rechenschieber zum ersten PC - die Geschichte des Computers

Was es mit der Quantenüberlegenheit auf sich hat

Quantenüberlegenheit – so definierte sie 2012 der Physiker John Preskill – ist dann erreicht, wenn ein Quantencomputer eine Aufgabe wesentlich schneller lösen kann als der aktuell beste Supercomputer. Dabei müssen vor allem zwei wesentliche Punkte erfüllt sein.

1. Der Quantencomputer muss schneller als ein Supercomputer sein, wenn beide eine ganz bestimmte Aufgabe versuchen zu lösen.

2. Es muss ausgeschlossen sein, dass der Quantencomputer rein zufällig schneller ist als der Supercomputer. Seine Geschwindigkeit darf nur darauf beruhen, dass er ein Quantencomputer ist.

 

Das Herz von Sycamore: der Quantenprozessor

Digitaler Dinosaurier: Dein Laptop kommt aus dem 19. Jahrhundert

Damit du verstehst, warum Quantencomputer so revolutionär sind, werfen wir erstmal ein Blick auf herkömmliche Computer. Erstaunlich: Selbst die neuesten Geräte basieren streng genommen auf klassischer Physik aus dem 19. Jahrhundert. Denn sie unterscheiden eigentlich nur, ob gewisse Bereiche auf der Festplatte geladen oder ungeladen sind. Diese Information transportieren die berühmten Einser und Nuller, die Bits.

Ein Binary digit (kurz Bit) kann nur zwei eindeutige Antworten auf eine Frage geben: "1 oder 0?" Um damit kompliziertere Informationen auszudrücken, muss man ganz viele Bits aneinanderreihen. Erst viele gut sortierte 1-er und 0-er übersetzt dein Computer beispielsweise als Foto oder als diesen Text.

Ein Beispiel: Der Buchstabe "A" in der Sprache der Bits: 01000001. Dieses System ist zwar sehr zuverlässig, kostet aber bei sehr komplexen Aufgaben viel Zeit und Strom.

Veröffentlicht: 24.10.2019 / Autor: Johannes Korsche