Quantencomputing: Nächster Durchbruch steht an

Quantencomputing: Der Durchbruch zur nächsten Technologierevolution

Quantencomputing steht vor einem neuen Durchbruch. Die Technologie verspricht Fortschritte in der Medikamentenentwicklung und im Klimaschutz.

Quantencomputing verspricht revolutionäre Fortschritte in der Medikamentenentwicklung und im Kampf gegen den Klimawandel. An einer unscheinbaren englischen Einkaufsstraße wird nun mit Hochdruck an dieser neuen Technologie gearbeitet. Steve Brierley, Gründer des in Cambridge ansässigen Unternehmens Riverlane, prognostiziert, dass die Technologie in den nächsten Jahren ihren „Sputnik“-Moment erleben wird, meldet die AFP. „Quantencomputing wird nicht nur etwas besser sein als frühere Computer, sondern einen riesigen Schritt nach vorne bedeuten“, sagte Brierley. Riverlane hat den weltweit ersten speziellen Quanten-Decoder-Chip entwickelt, der Fehler erkennt und korrigiert, die derzeit den Fortschritt dieser Technologie behindern.

Investitionen befeuern die Entwicklung

John Martinis, ehemaliger Leiter des Quantencomputing-Teams bei Google Quantum AI, betonte, dass es einen massiven Wandel in der Skalierung und Zuverlässigkeit braucht, um die unglaublichen Versprechungen der Technologie zu erfüllen. Dies erfordert zuverlässige Fehlerkorrekturverfahren. Das Vertrauen in Riverlanes Arbeit und die gesamte Branche zeigt sich auch in der erfolgreichen Finanzierungsrunde. Am Dienstag gab das Unternehmen bekannt, 75 Millionen Dollar in der Serie-C-Finanzierung aufgebracht zu haben. Dies ist üblicherweise die letzte Runde vor einem Börsengang.

„Innerhalb der nächsten zwei bis drei Jahre werden wir Systeme haben, die eine Million fehlerfreie Operationen unterstützen können“, sagte Earl Campbell, Vizepräsident für Quantentechnologie bei Riverlane. Dies sei der Punkt, an dem Quantencomputer bestimmte Aufgaben besser als herkömmliche Computer ausführen können.

Revolutionäre Anwendungen

Quantencomputer sind besonders gut darin, andere Quantensysteme zu simulieren, erklärte Brierley. Das bedeutet, sie können Interaktionen zwischen Partikeln, Atomen und Molekülen simulieren. Dies könnte den Weg für revolutionäre Medikamente ebnen und verspricht auch enorme Effizienzsteigerungen in der Düngemittelherstellung, einer Branche, die derzeit rund zwei Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verursacht. Außerdem ermöglichen sie effizientere Batterien, ein weiterer wichtiger Schritt im Kampf gegen den Klimawandel.

„Die Menge an Informationen, die Quantencomputer verarbeiten können, steigt exponentiell mit der Größe der Maschine im Vergleich zu herkömmlichen Computern“, erklärte Campbell. „Ich denke, die meisten Menschen sind nach COVID-19 mit Exponentialität vertraut und wissen, wie schnell sich etwas Exponentielles ausbreiten kann.“

Die Herausforderungen der Quantenbits

In herkömmlichen Computern werden Daten in Bits gespeichert, die entweder den Wert 0 oder 1 haben können, ähnlich wie ein Lichtschalter, der ein- oder ausgeschaltet werden kann. Ein Bit kann somit zwei Zustände darstellen. Quantenbits oder Qubits hingegen sind eher wie Dimmschalter und können alle Werte zwischen 0 und 1 speichern. Das bedeutet, dass ein Qubit das gesamte Farbspektrum darstellen kann.

Doch es gibt einen Haken: Die Eigenheiten des Quantenverhaltens erfordern, dass die Werte mehrfach gelesen und durch komplexe Algorithmen verarbeitet werden müssen, was eine „exquisite Kontrolle“ der Qubits notwendig macht. Die Qubits sind zudem sehr anfällig für Fehler, die durch Störungen verursacht werden, und die Lösung dieses Problems ist laut Brierley der Schlüssel zur Nutzung des Quantencomputings.

Große Investitionen und Regulierungsbedarf

Technologiegiganten wie Google, IBM, Microsoft und Amazon investieren enorme Summen in die Erzeugung von Qubits und die Reduktion von Fehlern, sei es durch Abschirmung der Hardware oder durch die Kombination von Qubits und den Einsatz von Algorithmen zur Fehlererkennung und -korrektur. „Dies ist ähnlich wie bei einer SSD-Speicherkarte, die aus fehlerhaften Komponenten besteht, aber durch aktive Fehlerkorrektur funktioniert“, sagte Brierley.

Obwohl heutige Quantencomputer nur etwa 1.000 Operationen durchführen können, bevor sie von Fehlern überwältigt werden, ist die Qualität der Komponenten mittlerweile so gut, dass physische Qubits ausreichend leistungsfähig sind. „Das ist eine super aufregende Zeit. Die Herausforderung besteht nun darin, die Systeme zu skalieren und Fehlerkorrekturen hinzuzufügen“, fügte Brierley hinzu.

Angesichts der potenziellen Möglichkeiten von Quantencomputern, bestehende Kryptografien zu knacken und neue, mächtige Materialien zu schaffen, sind Regulierungsbehörden alarmiert. „Es ist wirklich wichtig, aus den Lehren der KI zu lernen und frühzeitig über die Implikationen dieser Technologie nachzudenken“, sagte Brierley. „Ich denke, es wird letztlich eine Regulierung des Quantencomputings geben, weil es eine so bedeutende Technologie ist. Und ich glaube, kein Land möchte hier an zweiter Stelle stehen.“

Was du dir merken solltest:

Quantencomputing verspricht revolutionäre Fortschritte in der Medikamentenentwicklung und im Kampf gegen den Klimawandel.
Riverlane hat den weltweit ersten speziellen Quanten-Decoder-Chip entwickelt, der Fehler erkennt und korrigiert.
Große Investitionen und Entwicklungen in der Fehlerkorrektur bringen Quantencomputer näher an praktische Anwendungen heran.