Siehe verwandt Was ist Quantencomputing und warum hängt die Zukunft der Erde davon ab? IBM möchte kommerzielle Quantencomputer bauen
„Die Methode zur Implementierung von Quantengattern mit eingefangenen Ionen bestand darin, Paare von Laserstrahlen zu verwenden“, erklärt Hensinger. „Sie müssen auf ein Hundertstel der Breite eines menschlichen Haares genau fokussiert werden. Das ist leicht möglich, wenn Sie nur wenige Ionen haben, aber stellen Sie sich vor, Sie möchten einen Quantencomputer mit Millionen und Milliarden von Qubits bauen. Die Technik erfordert Millionen und Milliarden von Laserstrahlen.
„Wir haben lange darüber nachgedacht und einen völlig anderen Ansatz entwickelt, bei dem eine Spannung an einen Mikrochip angelegt wird, um genau dasselbe zu tun. Wir können jetzt Millionen und Milliarden von Laserstrahlen durch Spannungen ersetzen. In gewisser Weise funktioniert ein klassischer Computer genau so – die Transistoren in einem Mikroprozessor funktionieren genauso. Du legst eine Spannung an, und das führt logische Operationen aus.“ 
(Oben:Prof. Winfried Hensinger, Bildnachweis:University of Sussex) So traurig wir auch sind, die Rückseite von so vielen Lasern zu sehen, zumindest könnte der fertige Computer beeindruckend groß sein. „Ein Quantencomputer kann aufgrund seiner Funktionsweise nicht sehr klein sein, weil es unglaublich kompliziert ist, die Ionen so zu isolieren, dass die Quanteneffekte nicht durch Dinge um sie herum zerstört werden, und da bekommt man Schlagzeilen über Computer in der Größe von Fußballfeldern“, sagt Hensinger. Die Maschine muss modular aufgebaut sein, mit vielen kleineren Prozessoren, die durch eine weitere Innovation miteinander verbunden sind – Konnektivität über elektrische Felder, eine Art unglaublich schnelles Quanten-Bluetooth. „Wir könnten heute mit dem Bau beginnen, aber es könnte noch zehn Jahre dauern, eine große Maschine zu bauen.“ Unterschiedliche Interpretationen
Doch selbst wenn eine solche Maschine gebaut würde, was würden wir damit machen? IBMs Quantum Experience hat Experimente gesehen, die darauf abzielen, herauszufinden, was auf einem Quantencomputer funktioniert und wie man einen Algorithmus dafür schreibt. Künftig könnten wir Anwendungen in der Quantenchemie sehen, wie Filipp erklärt:„Um ein Elektronensystem zu beschreiben, braucht man zwei komplexe Zahlen. Für 100 Elektronen benötigt man 2100 solcher Zahlen, und es würde den gesamten derzeit verfügbaren Datenspeicher benötigen, um diese überhaupt zu speichern. Aber ein Quantencomputer kann damit umgehen, weil man diese Informationen nicht in einem Bitstream speichern muss, sondern in echten physischen Objekten. Und diese Quantenobjekte werden durch die Quantenmechanik beschrieben, also haben sie diese Zahlen bereits in sich.“ Hensinger sieht das etwas anders. „Ein Quantencomputer ist kein schneller herkömmlicher Computer“, sagt er. „Eine Interpretation dessen, wie es funktioniert, ist die Verwendung von Berechnungen in parallelen Universen – und Sie können bereits sehen, wie umwerfend das ist.“ „Eine Interpretation dessen, wie es funktioniert, ist die Verwendung von Berechnungen in parallelen Universen“
„Es kann bestimmte Probleme in vielleicht ein paar Stunden lösen, für deren Berechnung selbst der schnellste Supercomputer der Welt Milliarden von Jahren benötigen würde. Im Moment ist ein Beispiel das Brechen der Verschlüsselung, aber für jedes Problem, das Sie lösen möchten, müssen Sie einen neuen Algorithmus schreiben, der diese seltsame Fähigkeit nutzt, Dinge in mehreren parallelen Universen zu tun. Wir werden keine Software nehmen, sie auf einem Quantencomputer ausführen und sie wird sehr schnell laufen. Das ist ein Missverständnis.“ Hensinger zieht eine Analogie zum Colossus-Computer, der von Alan Turing und Tommy Flowers entwickelt wurde, um Deutschlands Fernschreibcodes während des Zweiten Weltkriegs zu knacken. „Was herkömmliche Computer angeht, befinden sich Quantencomputer gerade in den 1940er Jahren“, sagt er mir. „Wir sind sehr beeindruckt von ihnen, aber wir wissen noch nicht, was sie können.“ Und was auf ihnen läuft, muss auf ihre Fähigkeiten zugeschnitten sein. „Es gibt höchstens etwa 50 Menschen auf der Welt, die Algorithmen für Quantencomputer schreiben“, sagt Hensinger. „Die Schlüsselprobleme sind solche, die ein herkömmlicher Computer niemals lösen könnte; es würde ewig dauern. Es ist eine disruptive Technologie – sie kann einen ganzen Geschäftssektor verändern, indem sie Funktionen hinzufügt, die zuvor nicht verfügbar waren.“ Das klingt sicherlich bemerkenswert, aber die riesigen Maschinen von Hensinger und die absolut null Kühlsysteme von Filipp klingen nicht sehr verbraucherfreundlich. Werden wir am Ende alle eines besitzen? Filipp ist sich nicht sicher. „Ich denke, wenn wir Quantencomputer haben, die einen Laptop ersetzen können, werden die Kühlanforderungen gelöst sein, aber es ist nicht so, dass Quantencomputer in naher Zukunft Desktop- oder Laptop-Computer ersetzen werden“, sagt er. „Unsere Vision eines Quantencomputers kann im Prinzip alles, was ein normaler Computer kann, aber dafür würde man ihn nicht verwenden, weil es im Moment zu kompliziert ist.“
