Quantencomputer sind Geräte, die Phänomene wie Quantenüberlagerung und Quantenverschränkung verwenden, um Daten zu übertragen und zu verarbeiten. Experten sagen, dass ein Quantencomputer mit einer bestimmten Anzahl von Prozessor-Qubits Standardcomputer und sogar Supercomputer übertreffen wird. Solche Computer sind zwar nicht für alle Arten von Aufgaben geeignet, können aber beispielsweise in der Kryptographie sehr effizient eingesetzt werden. Derzeit arbeiten IBM, Google und einige andere Unternehmen an der Entwicklung von Quantencomputern.
Ihr Interesse an diesem Gerätetyp ist verständlich - schließlich können Quantencomputer neben der Kryptographie auch für die Arbeit mit beliebigen Mehrteilchensystemen verwendet werden. Und das bedeutet, dass ein Quantencomputer perfekt ist, um die Probleme von Kernphysikern, Genetikern, Energieingenieuren, Meteorologen, Vertretern der IT-Sphäre und natürlich des Militärs zu lösen. Kürzlich wurde bekannt, dass Google bis Ende dieses Jahres die Einführung eines 49-Qubit-Quantencomputers plant.
Es ist geplant, die Anzahl der Qubits mit dem neuen System zu erhöhen, als Teil davon wird ein Array von 7 * 7 Qubits funktionieren. Wenn dieses Projekt implementiert werden kann, wird Google derzeit über einen der leistungsstärksten Quantencomputer verfügen, wenn nicht sogar über den leistungsstärksten. Die Vertreter des Unternehmens selbst hoffen früher oder später auf eine „Quantenüberlegenheit“. Nein, Google-Mitarbeiter planen nicht, nach der Erstellung eines überproduktiven Quantencomputers stolz mit dem Kopf durch die Straßen der Stadt zu gehen (obwohl warum nicht?). Quantenüberlegenheit ist ein Zustand, in dem kein einziger traditioneller Computer, selbst der leistungsstärkste, mit einem Quantencomputer an Leistung konkurrieren kann.
"Seit vielen Jahren sprechen wir darüber, wie leistungsfähig ein Quantenprozessor sein kann, da hier die Gesetze der Quantenphysik in Kraft treten. Jetzt wollen wir dies demonstrieren", sagte ein Vertreter des Google-Forschungsteams John Martinis.
Im Prinzip sind 49 Qubits gut, aber selbst ein so leistungsfähiger Quantencomputer ist noch immer nur der Anfang einer Quantenzukunft. Experten glauben übrigens, dass das massive Aufkommen von Quantencomputern das Ende der Kryptographie in der Form bedeutet, in der wir sie kennen und verstehen. Ein ausreichend leistungsfähiges Quantensystem (hier handelt es sich um einen Prozessor mit 100 Millionen Qubits) kann in nur einem Tag einen 2000-Bit-Schlüssel erfassen. Aber natürlich ist die Schaffung von Quantencomputern mit einer solchen Leistung noch sehr weit entfernt - jetzt werden Qubits immer noch in Zehnern gemessen, nicht einmal in Hunderten. Und darüber waren es ungefähr 100 Millionen. Dies ist eine ziemlich ferne Zukunft.
Geektimes veröffentlichte Informationen über den D-Wave-Quantencomputer. In Wirklichkeit ist dies jedoch kein vollwertiger Quantencomputer, sondern nur eine
Quantenglühanlage . Laut Greg Tallant, Leiter des Lockheed Martin Quantum Computing Center, kann ein solches System Probleme auf der Grundlage des Ising-Modells lösen und eignet sich für eine begrenzte Anzahl von Projekten.
Eine Reihe von Spezialisten ist an der Emulation von Quantencomputern auf modernen, überproduktiven traditionellen Systemen beteiligt. Klassische Computer können wirklich funktionieren, indem sie die Arbeit von Quantensystemen emulieren. Es gibt jedoch Einschränkungen. Zum Beispiel im April der Supercomputer des
National Laboratory nach benannt Lawrence in Berkeley (geb. Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley Lab, LBNL) konnte als Quantencomputer mit 45 Qubits arbeiten. Die Leistung dieses Systems betrug etwa 29 Petaflops. Wissenschaftler
glauben, dass, wenn wir gewöhnliche Systeme mit Quantensystemen vergleichen, erstere nicht über 49 Qubits hinausgehen können.
Google hat zuvor Quantencomputer getestet, die auf Arrays mit 9 * 1 Qubits und 2 * 3 Qubits basieren. Jetzt besteht die Herausforderung darin, alles zu skalieren, um wirklich leistungsfähige Quantensysteme zu schaffen. Gleichzeitig gelang es den Entwicklern, einen normalen Betriebsablauf eines Quantencomputers zu erreichen, vorausgesetzt, es gab fast keine Kontrolle über Systemfehler. Die Entwickler des Systems versprechen, dass selbst für ein System mit 50 Qubits keine oder nur eine minimale Fehlerkorrektur erforderlich ist. Richtig, bis jetzt sind dies nur Pläne, die möglicherweise nicht in Erfüllung gehen.
Google kann noch nicht klären, welche nützlichen Aufgaben ein 50-Qubit-Quantencomputer ausführen wird. Aber die Tatsache, dass der neue Systemtyp für die ganze Welt nützlich sein wird, haben die Entwickler von Quantencomputern keinen Zweifel.