Quantum Supremacy bewiesen: IBM stellt Google-Meilenstein in Frage

Google ist eigenen Angaben zufolge ein bedeutender Schritt bei der Entwicklung von Quantencomputern gelungen. Mithilfe seines Prozessors Sycamore sei es möglich, eine Kalkulation in 200 Sekunden zu erledigen.

Der aktuell schnellste Supercomputer würde hierfür 10'000 Jahre benötigten, erklären die Forscher in einem Bericht von «Nature». Somit sei die Demonstration der «Quantum Supremacy» – oder auf Deutsch «Quantenüberlegenheit» – erstmals gelungen.

Das bedeutet, dass ein Quantencomputer eine so komplexe Aufgabe löst, die von einem herkömmlichen Computer nicht mehr bewältigt werden kann. Zumindest nicht in angemessener Zeit.

An dem Nachweis seien auch Forscher aus Jülich beteiligt gewesen, teilte das dortige Forschungszentrum mit. Mithilfe von Simulationen seien die Ergebnisse verifiziert und die Leistung des Prozessors bestimmt worden. Letzterer besteht aus 53 funktionsfähigen Qubits.

Dabei ging es um das Erkennen und Analysieren hochkomplexer, zufällig generierter Muster, mit dem ein konventioneller Computer überfordert gewesen wäre. Für die Simulationen der Quantenschaltungen wurden Googles Cloud-Server genutzt. Ebenso der aktuell leistungsstärkste Supercomputer der Welt, Summit von IBM, und der Jülicher Supercomputer Juwels.

Bereits seit Jahrzehnten sind Wissenschaftler auf der Suche nach neuen Wegen in der Computertechnik. Auch an der Entwicklung von Quantencomputern wird seit langem gearbeitet. Von ihnen erhoffen sich die Forscher, dass bestimmte Rechenaufgaben um ein Vielfaches schneller als mit klassischen Computern durchgeführt werden können.

Bei einem binären Computer nehmen die kleinsten Einheiten, Bits genannt, entweder den Zustand 0 oder 1 an. Die «Qubits» des Quantencomputers folgen dagegen den Gesetzen der Quantenmechanik. Sie können mehrere Zustände zur selben Zeit darstellen.

Dieses Paradox gilt selbst in der theoretischen Physik noch heute als Herausforderung. Google-Chef Sundar Pichai zitiert in seinem Blog-Eintrag auch den US-amerikanischen Physiker und Nobelpreisträger Richard Feynman: «Wenn man denkt, man versteht die Quantenmechanik, versteht man die Quantenmechanik nicht.»

Pichai gibt sich angesichts des möglicherweise erreichten Meilensteins bescheiden. Unterdessen spielt der US-amerikanische Technologie-Riese IBM – selbst seit langem in der Quantencomputer-Forschung involviert, den nun erreichten Erfolg etwas herunter. Und behauptet, in der Rechnung von Google sei ein Fehler.

Die gleiche Aufgabe sei mit einem klassischen System bereits in zweieinhalb Tagen lösbar. Das schreiben die Forscher in einem Blog-Beitrag des Konzerns.

Vor rund vier Wochen war der Fachbeitrag der Google-Forscher schon einmal aufgetaucht. Er war für kurze Zeit über die Websites der amerikanischen Weltraumbehörde NASA verfügbar gewesen, kurz darauf jedoch wieder verschwunden. Das hatte bereits für viel Gesprächsstoff unter Wissenschaftlern gesorgt.

Letztlich dürfte Googles Durchbruch in der «Quantum Supremacy» für die alltägliche Nutzung von Computern kaum berühren. Dies auch, weil die Maschinen aufgrund der erforderlichen tiefen Temperaturen und Vakuumzustände nicht auf handliche Geräte verkleinert werden können.

Für die Wissenschaftler sei es zwar ein «Hallo Welt»-Moment, auf den sie gewartet hätten, meint Pichai. Aber zwischen den Laborergebnissen und praktischen Anwendungen von morgen liege noch ein langer Weg. «Es wird viele Jahre dauern, bis wir eine breitere Palette von realen Anwendungen implementieren können.»