Google stellt Quantencomputer Bristlecon vor

Ein neuer supraleitenden Prozessor bringt die Quantentechnologie einen Schritt voran / Hauptproblem sind noch Fehlerraten

Jedes große Technologieunternehmen betrachtet Quantencomputer als den nächsten großen Durchbruch in der Computertechnik. Teams bei Google, Microsoft, Intel, IBM und verschiedenen Start-ups und akademischen Labors streben danach, als Erste die Quanten-Vorherrschaft zu erreichen – das ist der Punkt, an dem ein Quantencomputer bestimmte Algorithmen schneller ausführen kann als ein klassischer Computer. Denn bisher arbeiten Computer im binären Code.

Google stellte nun der Öffentlichkeit beim Jahrestreffen der „American Physical Society“ in Los Angeles seinen neuesten Quantenprozessor namens „Bristlecone“ vor. Das Unternehmen trägt sich dabei mit der Absicht, künftig die Vorherrschaft in der Quantentechnologie zu erobern. Zweck von Bristlecone sei es, seinen Forschern eine Testumgebung „für die Erforschung von Systemfehlerraten und Skalierbarkeit unserer Qubit-Technologie, sowie Anwendungen in Quantensimulation, Optimierung und maschinellem Lernen zu bieten“, so Google.

Eines der Hauptprobleme, mit denen sich alle Quantencomputer auseinandersetzen müssen, sind die Fehlerraten. Quantencomputer laufen typischerweise bei extrem niedrigen Temperaturen (wir reden hier von Millikelvins) und sind von der Umgebung abgeschirmt, weil die heutigen Quantenbits immer noch sehr instabil sind und jedes Rauschen zu Fehlern führen kann.

Deshalb sind die Qubits [Qubit: „Quantenbit“] in modernen Quantenprozessoren (die Quantencomputerversionen traditioneller Bits) nicht wirklich einzelne Qubits, sondern oft eine Kombination aus vielen Bits, um mögliche Fehler zu berücksichtigen. Ein weiterer begrenzender Faktor ist, dass die meisten dieser Systeme ihren Zustand nur für weniger als 100 Mikrosekunden beibehalten können.

Doch der Clou an den quantenmechanischen Informationseinheiten ist die Tatsache, dass sie nicht nur binäre „Nullen“ und „Einsen“ verarbeiten, sondern auch endlos viele Zwischenzustände. Dies geschieht simultan, und deshalb hat der Quantencomputer „einige“ Vorteile gegenüber dem binären Computer. Denn er kann komplexe Rechenaufgaben rasch gleichzeitig meistern.

Die Systeme, die Google zuvor demonstriert hatte, wiesen eine Fehlerrate von einem Prozent für das Auslesen, 0,1 Prozent für ein einzelnes Qubit und 0,6 Prozent für Zwei-Qubit-Gates auf. Jeder Bristlecone-Chip verfügt über 72 Qubits. Ein Qubit ist quasi das quantenmechanische Pendant der klassischen Bits. Bisher dominierte die Annahme von 20 Qubits als Schwellenwert für einen funktionsfähigen Quantencomputer.

Die allgemeine Annahme in der Industrie ist, dass es 49 Qubits braucht, um den Quantendurchbruch zu erreichen. Doch Google präzisiert, dass ein Quantencomputer nicht nur Qubits betrifft. „Um einen Prozessor wie Bristlecone bei geringen Systemfehlern betreiben zu können, ist ein vollständiger Technologie-Stack erforderlich, der von der Software über die Steuerelektronik bis zum Prozessor reicht“, erläutert das Team. „Um dies zu erreichen, ist eine sorgfältige Systemtechnik über mehrere Wiederholungen hinweg erforderlich.“

Googles Ankündigung wird neuen Druck auf andere Teams ausüben, die ebenfalls am Aufbau funktioneller Quantencomputer arbeiten. Interessant am aktuellen Stand der Branche ist, dass jeder unterschiedliche Ansätze verfolgt.

Microsoft liegt derzeit ein wenig zurück, da sein Team noch kein Qubit produziert hat. Doch gleichzeitig könnte sein Ansatz, der sich sehr von dem von Google unterscheidet, schnell zu einer 49-Qubit-Maschine führen. Microsoft arbeitet auch an einer Programmiersprache für Quantencomputer.

IBM hat derzeit eine 50-Qubit-Maschine in seinen Laboren und lässt Entwickler mit einer Cloud-basierten Simulation eines Quantencomputers spielen.

 



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  1. Kevin Hitz sagt:

    Wie wäre es denn, wenn Quantencomputer immer alles doppelt rechnen. Kommt 2x das selbe Ergebnis raus, wird das Ergebnis wohl stimmen. 2x der selbe Fehler ist bei Quanten ja zum Glück nahezu unmöglich.
    Da wäre selbst eine Fehlerrate von 90% noch voll im Rahmen…