1 Sekunde statt 9000 Jahre – Quantencomputer schlägt jeden Superrechner, aber ihr müsst noch Geduld haben

Quantenverschränkung - in der gleichen Zeitspanne, die ihr für das Lesen dieses Wortes benötigt habt, hat der Quantencomputer namens Borealis des kanadischen Unternehmens Xanadu ein mathematisches Problem gelöst, für das selbst der schnellste aktuelle Superrechner laut der dort arbeitenden Experten geschlagene 9.000 Jahre gebraucht hätte.

Das Quantencomputer in der Wissenschaft als das nächste große Ding gelten, das unsere gesamte Welt grundlegend verändern wird, ist keine Neuigkeit. Das von Xanadu durchgeführte Experiment war aber erst das dritte Mal, dass ein sogenannter Quantum Advantage vorlag. Damit ist das Bewältigen einer Aufgabe gemeint, die für herkömmliche Superrechner außer Reichweite liegt. Denn wer wartet schon gerne mehrere Jahrtausende auf ein Ergebnis (das ohnehin bekanntlich 42 lautet!)?

Grund genug für uns, die aktuelle Situation rund um die Entwicklung von Quantencomputern genauer zu beleuchten. Denn auch Experten sind sich uneinig über die Frage, wann wir auch im Alltag von der neuen Art des Computings profitieren.

Endlose Möglichkeiten

Ganz grob umrissen, wo die Vorteile eines Quantencomputers liegen: Ein klassischer Rechner arbeitet bekanntlich mit dem Binärsystem 0 und 1 als Informationsträger. Das schränkt die Rechenleistung natürlich ein. Ein Quantenrechner kann ebenfalls mit Nullen und Einsen arbeiten, aber auch mit allen Werten dazwischen und noch mehr - zusammengefasst als Einheit namens Qubits.

Stellt euch einen Irrgarten vor. Der von euch genutzte PC würde jede mögliche Route nacheinander durchgehen, bis er irgendwann den Weg zum Ausgang findet. Dank der Qubits ist es Quantenrechnern möglich, alle potenziellen Wege gleichzeitig zu prüfen. Ein riesiger Vorteil, der auch bislang zu komplexe Berechnungen ermöglicht.

Qubits sind der Schlüssel für künftige Sprünge im Bereich des Computings (Quelle: Astibuag/Shutterstock.com)

Laut Stephanie Simmons, Professorin der Physik an der kanadischen Simon Fraser University, würde bereits ein einzelnes Qubit reichen, um die Leistungsfähigkeit heutiger Systeme zu verdoppeln. Das würde natürlich endlose Möglichkeiten eröffnen, die mit heutiger Technik nicht erreichbar sind. Und jetzt stellt euch mal vor, ihr hättet einen Chip mit 150.000 Qubits. Genau den hat die Physikerin gemeinsam mit ihrem Team in der Fachpublikation Nature vorgestellt.

Der große Vorteil: Er basiert auf dem bereits heute für die Chip-Herstellung genutzten Silizium. Und das soll die Entwicklung von marktreifen Geräten beschleunigen. Stephanie Simmons prognostiziert:

Was wir als nächstes sehen werden, ist die Kommerzialisierung der Quantentechnologie, und wir werden zunächst kleine Funken sehen, bis sich ganz plötzlich alles, was wir tun, für immer verändern wird.

Ein internationales Wettrennen

Geht jetzt also alles Schlag auf Schlag und wir haben bald Quanten-PCs unter dem Schreibtisch stehen? Es gibt auch Experten, die den Optimismus von Stephanie Simmons nicht teilen. Professor Daniel Gottesmann etwa, Professor für theoretische Informatik an der Universität Maryland, sieht laut einem Bericht der Website CBC noch einiges an zu bewältigender Arbeit auf Industrie und Wissenschaft zukommen.

Seiner Ansicht nach gebe es viele Gründe, auf die Zukunft des Quanten-Computings zu hoffen. Dennoch drückt er auch leicht auf die Euphoriebremse, denn eine gewisse Unsicherheit, ob sich der derzeitige Fortschritt nicht plötzlich wieder verlangsamt, sei ebenfalls nicht von der Hand zu weisen.

Die Antwort auf die Frage, wie schnell die Entwicklung von alltagsnahen Quantenrechnern denn nun wirklich gehen wird, kennt wohl niemand. Fakt ist aber, dass schon seit geraumer Zeit ein internationales Wettrennen am Laufen ist, welches Land mit den dort ansässigen Unternehmen als Erstes den Durchbruch ins Endbenutzer-Segment schafft.

Microsoft bietet bereits eine eigene Website rund um Quantum-Computing an.

Vor allem Kanada und die USA sollen sich laut des Berichts von CBC in eine Art Favoritenrolle begeben haben. Allein 23 Quantum-Startups seien demnach in dem nordamerikanischen Land ansässig, was die USA mit stolzen 59 Unternehmen noch locker toppen kann. Mit darunter sind wenig überraschend auch Schwergewichte wie Microsoft, IBM, Google und Amazon.

Und wofür das alles?

Wir haben eingangs bereits die endlosen Möglichkeiten erwähnt, wollen das aber nicht so unkonkret stehen lassen. Bei der Frage nach potenziellen Problemfeldern, für die wir Menschen dringend eine Lösung benötigen, muss man nicht lange überlegen: Die Klimakrise könnte mithilfe komplexer Simulationen auf Quantenbasis in einer bislang unerreichten Tiefe analysiert werden.

Auch der Sicherheitssektor würde profitieren. Verschlüsselungen etwa wären wohl kaum noch zu knacken. Allgemein bescheinigt Stephanie Simmons der kommenden Technologie ein großes Einsatzgebiet:

Auch wer keinen Quanten-Computer auf dem Schreibtisch stehen hat, wird die Auswirkungen spüren. Denn viele Firmen werden diesen exponentiellen Boost an Rechenleistung nutzen, um ihr Angebot an uns Kunden zu verändern.

Der Durchbruch von Quantencomputern ist aber nicht die einzige neue Technologie, die sich bereits am Horizont abzeichnet und unsere Welt nachhaltig verändern könnte. Unser Hardware-Redakteur Alex hat für euch in die Zukunft geblickt und ein paar spannende Sachen gefunden:

Diese 7 spannenden Technologien könnten 2030 Alltag sein

Was denkt ihr über diese ganze Quanten-Thematik? Brummt euch bereits der Schädel, wenn ihr nur darüber nachdenkt, oder könnt ihr es kaum noch abwarten, bis ihr eure Spielerechner mit der Macht der Qubits aufrüsten könnt? Schreibt uns eure Meinung hierzu gerne in die Kommentare!