Google stellt Framework zur Entwicklung von Algorithmen für Quantencomputer vor

Mit Googles Framework Cirq sollen Forscher Algorithmen für Quantencomputer entwickeln können, um den praktischen Nutzen der Computer abzuschätzen.

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Quantencomputer: Google stellt ein quelloffenes Framework vor

(Bild: insspirito, Pixabay)

Im Rahmen des ersten internationalen Workshops für Quantensoftware und Quanten-Machine-Learning (QSML) hat Google die Alpha-Version eines neuen Frameworks vorgestellt: Cirq. Das in Python geschriebene Framework zielt dabei auf sogenannte NISQ-Computer (Noisy Intermediate-Scale Quantum) ab. Forscher sollen mit Cirq Algorithmen für diese Prozessoren schreiben können und einige Einstellungen vornehmen können, um die Architektur der NISQ-Computer besser nutzen zu können.

Die mit Cirq geschriebenen Algorithmen können in einem Simulator lokal laufen. Sie sind aber auch darauf ausgelegt, in Zukunft einfacher in Quantenhardware integriert zu werden oder in größeren Simulatoren in der Cloud zu laufen. Cirq steht unter Apache-2-Lizenz, und kann modifiziert und in kommerziellen oder quelloffenen Projekten verwendet werden. Im selben Atemzug hat Google ebenfalls OpenFermion-Cirq als erste Beispielapplikation vorgestellt.

Die Hauptfrage die Google mit Cirq beantworten möchte, ist, ob NISQ-Computer in der Lage sind, Rechenprobleme zu lösen, die einen praktischen Nutzen haben. Forscher in Googles AI-Labor haben bereits Anfang 2017 im Kommentar "Commerzialize early quantum technologies" die Situation zusammengefasst: "Es ist noch unklar, ob applikationsbasierte Algorithmen eine viel höhere Geschwindigkeit mit den bald verfügbaren Prozessoren erreichen können. Wenn Quantenhardware stark genug wird, wird es aber möglich sein, diese Hypothese zu prüfen und neue Formen von Algorithmen zu entwickeln."

NISQ ist eine von John Preskill, Professor für theoretische Physik am California Institute of Technology (Caltech), geprägte Terminologie. In der im Januar 2018 verfassten Publikation "Quantum Computing in the NISQ era and beyond" möchte er damit einen Zeitraum beschreiben, in dem Quantencomputer existieren, die über 50 bis 100 Qubits (auch: Quantenbits) verfügen.

Dabei handelt es sich laut Preskill um einen wichtigen Schritt, da 50 Qubits über die Simulationsfähigkeit der stärksten Supercomputer hinausgehen. Allerdings sind diese Quantencomputer "noisy" – Nutzer werden keine volle Kontrolle über die Qubits haben, was die Anwendungsmöglichkeiten stark einschränkt. Sowohl IBM als auch Google haben Quantenprozessoren mit über 50 Qubits in diesem Jahr vorgestellt. (bbo)