Durchbruch in der Quantencomputing-Technologie
Amazon ist das dritte Technologieunternehmen innerhalb weniger Monate, das einen bedeutenden Fortschritt im Quantencomputing verkündet. Diese Technologie verspricht enorme Rechenleistung, ist jedoch mit erheblichen technischen Herausforderungen verbunden.
Das Unternehmen hat Ocelot vorgestellt, einen Prototyp-Chip, der auf der “Cat-Qubit”-Technologie basiert. Diese Methode leitet ihren Namen vom berühmten Gedankenexperiment “Schrödingers Katze” ab.
Der Chip zielt darauf ab, eines der größten Hindernisse bei der Entwicklung von Quantencomputern zu überwinden: die Fehleranfälligkeit der Systeme.
Ein Schritt in Richtung nützlicher Quantencomputer
Amazon erklärt, dass dieser Fortschritt, zusammen mit anderen Innovationen in der Branche, dazu führt, dass Quantencomputer früher als erwartet nutzbar werden.
Wie schnell diese Rechner jedoch leistungsstark genug für kommerzielle Anwendungen sind, bleibt unter Experten umstritten.
Oskar Painter vom Amazon Web Services (AWS) Center for Quantum Computing am California Institute of Technology erklärte, dass ein ehrgeiziges Ziel von zehn Jahren mittlerweile realistischer erscheine. Vor fünf Jahren hätte er noch 20 bis 30 Jahre prognostiziert, betonte jedoch, dass sich der Zeitplan erheblich verkürzt habe.
AWS möchte langfristig Quantencomputing-Dienste für seine Kunden anbieten. Painter ist zudem überzeugt, dass diese Technologie Amazons globales Logistiknetzwerk optimieren könnte.
“Eine einprozentige Verbesserung kann bereits enorme finanzielle Auswirkungen haben. Quantencomputer könnten solche Optimierungen in Echtzeit ermöglichen,” erklärte er.
Was ist ein Cat-Qubit?
Quantencomputer lösen Probleme, indem sie die einzigartigen Eigenschaften von Materie und Energie auf kleinster Ebene nutzen. Sie werden klassische Computer nicht ersetzen, können jedoch Probleme lösen, die selbst modernste Rechner nicht bewältigen.
Die große Herausforderung bleibt jedoch die Fehleranfälligkeit. Quantencomputer reagieren extrem empfindlich auf Umwelteinflüsse wie Wärme, Vibrationen oder elektromagnetische Störungen. Diese Störungen verursachen Fehler, die korrigiert werden müssen.
Cat-Qubits versuchen dieses Problem zu lösen, indem sie Fehlerresistenz direkt in ihre Architektur integrieren. Qubits sind die grundlegenden Bausteine von Quantencomputern und das Pendant zu Bits in klassischen Computern.
Cat-Qubits ehren den Physiker Erwin Schrödinger, dessen Experiment aus dem Jahr 1935 wichtige Konzepte der Quantenphysik verdeutlichte.
Amazon gibt an, dass der neue Chip, der fünf Cat-Qubits von insgesamt 14 zentralen Komponenten enthält, die Kosten für Fehlerkorrektur um bis zu 90 % senken könnte.
Die Technologie der Cat-Qubits ist nicht exklusiv für Amazon. Das französische Unternehmen Alice & Bob hat Pionierarbeit auf diesem Gebiet geleistet und entwickelt die Technologie weiter.
Mazyar Mirrahimi, Forschungsdirektor am französischen Technologieinstitut Inria, bezeichnete Ocelot als “wichtigen Fortschritt in Richtung hardware-effizienter, fehlertoleranter Quantencomputer”.
Amazon glaubt, dass dieser Chip den Weg zu leistungsfähigeren Quantenrechnern ebnet. Forscher räumen jedoch ein, dass noch viele Herausforderungen zu bewältigen sind.
Michael Cuthbert, Direktor des britischen National Quantum Computing Centre, begrüßte die Fortschritte von Amazon. Er betonte jedoch, dass noch unklar sei, welchen Einfluss diese Entwicklungen auf die Geschwindigkeit der gesamten Industrie haben werden.
“Fehlerkorrektur ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur praktischen Nutzung von Quantencomputern. Sie macht Quantencomputer zu einem echten Werkzeug für komplexe Probleme in Chemie, Materialwissenschaft, Medizin, Logistik und Energie.”
“Die Herausforderung liegt darin, die Technologie effizient zu skalieren. Methoden zur Fehlerkorrektur müssen ohne hohen Mehraufwand in Chipgröße, Energieverbrauch und Systemkomplexität entwickelt werden.”
Die Ergebnisse von Amazon wurden in der wissenschaftlichen Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Wendepunkt in der Quantenindustrie?
Amazon tritt mit Microsoft und Google in den Wettbewerb um experimentelle Quantenchips ein. Doch sind diese Ankündigungen ein Ergebnis brillanter Forschung oder geschickten Marketings? Oder ist es Zufall, dass drei Unternehmen nahezu gleichzeitig ähnliche Durchbrüche präsentieren?
Heather West, Forschungsleiterin bei der International Data Corporation, die den neuen Chip vor der Veröffentlichung begutachtet hat, spricht von einem “Fortschritt”, aber keinem Durchbruch.
Alle drei jüngsten Ankundigungen fokussieren sich auf Fehlerreduktion. West erklärt, dass die Branche von einer reinen Qubit-Zählung zu einer Skalierungsstrategie wechselt, die auf praktische Anwendungen ausgerichtet ist.
“Wir müssen Fehlerkorrektur innerhalb der Quantenprozessoren lösen, um diese Systeme real nutzbar zu machen.”
Painter stimmt dem zu und erklärt, dass die Skalierung der aktuellen experimentellen Systeme eine große Herausforderung bleibt.
