Forscher weltweit jagen das Ziel eines Quantencomputers, der Berechnungen meistert, die herkömmliche Supercomputer überfordern. Quantenüberlegenheit ist der Schlüssel – wir erklären, was sie bedeutet und wann wir sie erwarten können. (Hinweis: Es dauert noch.)
Was ist Quantenüberlegenheit?
Quantencomputer basieren auf faszinierenden Qubits: Im Gegensatz zu klassischen Bits, die nur 0 oder 1 sein können, existieren Qubits in Superposition – quasi gleichzeitig 0, 1 oder beides. Durch Verschränkung interagieren sie miteinander, was die Rechenleistung exponentiell steigert. Ein Zwei-Qubit-System übertrifft bereits einen Zwei-Bit-Computer bei weitem.
Was genau ist Quantenüberlegenheit?
Forscher bauen Quantencomputer mit immer mehr Qubits, um Quantenüberlegenheit zu erreichen: Maschinen, die Aufgaben lösen, die aktuelle Computer nicht bewältigen können. Beispiele sind der Shor-Algorithmus, der moderne Verschlüsselungen knacken würde. Erreicht, öffnet dies Türen zu revolutionären Anwendungen in Kryptografie, Materialforschung und mehr.
Wie weit sind wir entfernt?
Siehe auch: Was ist Quantencomputing und warum hängt die Zukunft der Erde davon ab? Quantum Computing wird erwachsen.
Um Kryptografie zu knacken, braucht es schätzungsweise 100 Millionen Qubits – so eine aktuelle Prognose aus der Nature von Googles Quantum AI Lab. Quantenüberlegenheit selbst könnte bei etwa 50 Qubits greifbar werden. Wichtig: Es geht nicht darum, Ihren PC zu schlagen, sondern den schnellsten Supercomputer der Welt, wie Berkeleys Cori, der kürzlich eine 45-Qubit-Simulation meisterte. Ab 50 Qubits versagen Supercomputer.
Wie viele Qubits haben wir derzeit?
Im vergangenen Sommer kündigte Google auf der 4th International Conference on Quantum Technologies einen 49-Qubit-Computer an – doch Harvard meldete einen 51-Qubit-Prototyp. Falls peer-reviewed, hätten wir Quantenüberlegenheit potenziell erreicht, sind aber weit vom vollen Potenzial entfernt.
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Warum so viele Qubits?
Klassische Computer prüfen Fehler einfach. Quantensysteme erfordern aufgrund ihrer Quanteneigenschaften enorme Ressourcen für Fehlerkorrektur. Forscher entwickeln fehlerarme Systeme mit weniger Qubits für spezifische Anwendungen – diese könnten zuerst kommen.
Wann geschieht das alles?
Wir stecken in den Anfängen. Googles 49-Qubit-Design wurde nur in Simulation getestet. Dennoch prognostizieren die Forscher: Unternehmen sehen in fünf Jahren erste Renditen aus Quantenforschung. Praktische Boosts könnten vor der vollen Überlegenheit nützlich sein.