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Google: Überlegenheit von Quantencomputern bewiesen

Forscher von Google haben erstmals mit 53 Qubits gerechnet – ein gewaltiger Sprung hin zu praxistauglichen Quantenrechnern.

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(Bild: Google / NASA)

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Ein Forscherteam von Google unter der Leitung von John Martinis soll laut einem Zeitungsbericht zum ersten Mal die Überlegenheit von Quantencomputern, die sogenannte "Quantum Supremacy", demonstriert haben, berichtet die "Financial Times". Die Überlegenheit bezieht sich darauf, dass Quantencomputer Probleme lösen können sollen, die selbst für die leistungsfähigsten herkömmlichen Supercomputer nicht zu bewältigen sind. Die "Financial Times" bezieht sich auf einen Artikel, der zunächst auf der NASA-Website veröffentlicht wurde. Die Publikation wurde dann allerdings wieder entfernt. Das berichtet Technology Review online in "Googles Quantencomputer rechnet mit 53 Qubits".

Google hatte im vergangenen Jahr eine Vereinbarung getroffen, Supercomputer, die der NASA zur Verfügung stehen, als Benchmark für ihre Experimente zur Quanten-Souveränität zu verwenden. Laut Financial Times-Bericht beschrieb der kurzzeitig veröffentlichte Artikel, dass Googles "Sycamore" genannter Quantenprozessor eine Berechnung in drei Minuten und 20 Sekunden durchführen konnte, die mit dem modernsten Supercomputer, der sogenannte "Summit", um die 10.000 Jahre dauern würde. Eine reine Textfassung des Artikels, die auf der Website Pastebin anonym gepostet wurde, präzisiert, dass der Prozessor über 54 Qubits – 53 davon waren funktionsfähig – verfügt.

Quantenmaschinen sind so leistungsstark, weil sie Quantenbits oder Qubits nutzen. Im Gegensatz zu klassischen Bits, die entweder eine 1 oder eine 0 sind, können Qubits in einer Art Kombination beides gleichzeitig sein. Aufgrund anderer Quantenphänomene können Quantencomputer große Datenmengen parallel verarbeiten, die herkömmliche Maschinen nacheinander durcharbeiten müssen. Seit Jahren arbeiten Wissenschaftler an dem Beweis, dass diese Maschinen die herkömmlichen Maschinen definitiv übertreffen können.

Das geleakte Google-Paper, das nun die Quantum Supremacy belegt, hält Frank Wilhelm-Mauch, Professor für Quanten- und Festkörpertheorie an der Universität des Saarlandes und Koordinators des OpenSuperQ-Projekts, für konsistent: "Das entspricht der bisherigen Forschungsrichtung dieser Abteilung und deckt sich mit einem Vortrag, der noch im Juni dieses Jahres auf der Adiabatic Quantum Computing Conference 2019 in Innsbruck gehalten worden ist." Die Grundlage bilden die in Sycamore in diesem Jahr neu konzipierten Zwei-Qubit-Gatter, die gegenüber der Technologie auf Googles 72-Qubit-Chip Bristlecone eine deutlich verringerte Fehlerrate aufweisen.

Die genutzte Anwendung selbst gilt als höchst akademisch, zugeschnitten auf die Stärken eines Quantencomputers. Die Google-Forscher simulierten ein Quantenchaos auf dem dann ein in gewisser Weise zufälliger Algorithmus abläuft. Die Ausgabeergebnisse sind so komplex, dass man keine Abkürzung des Rechenweges auf einem klassischen Computer finden kann. "Der nun verwendete Algorithmus mit 53 Qubits ist so hart, dass man tatsächlich einen Supercomputer mit 2 hoch 53 Fließkommazahlen großem Register nutzen müsste, um den zu simulieren", überschlägt Wilhelm-Mauch. "Das was Google da gemacht hat, hat wirklich Hand und Fuß." (jle)