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Jetzt auch offiziell: Googles Quantencomputer beweist "Quantum Supremacy"

Ein Google-Quantencomputer hat – ab heute auch offiziell – mit 53 Qubits eine Berechnung ausgeführt, für die der stärkste Supercomputer 10.000 Jahre bräuchte.

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Der Sycamore-Chip mit 54 Qubits machte den Nachweis der Quantum Supremacy möglich.

(Bild: Google)

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Google hat seinen Beweis der sogenannten Quantum Supremacy nun auch formal bekannt gemacht – mit einer Veröffentlichung im renommierten Wissenschaftsmagazin Nature. Was durch eine Indiskretion bereits vor einem Monat an die Öffentlichkeit gedrungen war ist damit jetzt offiziell. "Wir haben gezeigt, dass unser neuster Quantenprozessor Sycamore mit 53 Qubits binnen Sekunden eine Berechnung ausführen kann, für die selbst die stärksten Supercomputer unserer Zeit Tausende von Jahren benötigen würden", unterstreicht dazu Google-Chef Sundar Pichai im unternehmenseigenen Video-Blog.

(Quelle: Emily Singer / Google)

Das ist wahrhaft ein Meilenstein, bestätigt auch Professor Dr. Frank Wilhelm-Mauch, Professor für Quanten- und Festkörpertheorie an der Universität des Saarlandes und Koordinators des OpenSuperQ-Projekts, in dem die EU bis 2021 einen eigenen Quantencomputer mit 100 Qubits konstruieren will. Ermöglicht hat den Quantum-Supremacy-Beweis der neue Sycamore-Chip von Google mit insgesamt 54 Qubits. Damit gelang die Nutzung von Ein- und Zwei-Qubit-Gattern mit einer deutlich verringerten Fehlerrate, wie Wilhelm-Mauch unterstreicht. Quantengatter ermöglichen Operationen mit den Qubits, die wiederum als Zweizustands-Quantensysteme innerhalb ihrer Kohärenzzeit Überlagerungszustände einnehmen können, also gleichzeitig sowohl "0" als auch "1" repräsentieren.

Die genutzte Anwendung selbst gilt als höchst akademisch, sie ist explizit zugeschnitten auf die Stärken eines Quantencomputers. Im beschriebenen Fall nutzte ein Algorithmus zufällig gewählte Ein- und Zwei-Qubit-Gatter auf dem Chip und verarbeitete eine vorgegebene Konstante als Eingabewert. Innerhalb der Kohärenzzeiten der verwendeten Qubits ließ sich ein Berechnungsweg von etwa 20 Stufen realisieren, an dem 53 Qubits beteiligt waren. Und diesen Vorgang wiederholte der Algorithmus in einem Zeitraum von 200 Sekunden millionenfach. Die Ausgabeergebnisse erweisen sich als so komplex, dass man keine Abkürzung des Rechenweges auf einem klassischen Computer finden kann, betont Wilhelm-Mauch.

Dieser Erfolg dürfe aber nicht darüber hinwegtäuschen, dass man immer noch Jahre davon entfernt sei, universelle Quantencomputer für praktische Anwendungen einzusetzen, gesteht Pichai ein. Sein technischer Direktor Hartmut Neven unterstreicht, dass die heute erwiesene Quantum Supremacy erst den Beginn einer technischen Reise markiere. Man werde die Chiptechnik und die Stabilität der Qubits weiterentwickeln und gleichzeitig mit Open-Source-Werkzeugen die Community der Quanten-Anwendungsentwickler unterstützen, neue Anwendungen für Quantencomputer zu entdecken. (agr)