Ein neuer Durchbruch in der Quantencomputing-Welt
Amazon hat als drittes Tech-Unternehmen innerhalb weniger Monate einen Fortschritt im Quantencomputing bekannt gegeben. Diese Technologie verspricht enorme Rechenleistung, leidet jedoch unter technischen Herausforderungen.
Das Unternehmen hat Ocelot vorgestellt, einen Prototyp-Chip, der auf der sogenannten “Cat-Qubit”-Technologie basiert. Diese Methode leitet ihren Namen aus dem bekannten Gedankenexperiment “Schrödingers Katze” ab.
Der Chip soll eines der größten Hindernisse in der Entwicklung von Quantencomputern lösen: die Beseitigung von Fehlern. Amazon erklärt, dass dieser Fortschritt in Verbindung mit anderen neuen Entwicklungen dazu führen könnte, dass nützliche Quantencomputer früher als erwartet zur Verfügung stehen.
Doch wie schnell diese Computer genug Leistung erbringen, um für kommerzielle Anwendungen praktikabel zu sein, bleibt unter Experten umstritten.
Fortschritt und Herausforderungen auf dem Weg zur Marktreife
Oskar Painter vom Amazon Web Services (AWS) Center for Quantum Computing am California Institute of Technology, wo die Arbeit durchgeführt wurde, erklärt, dass eine ehrgeizige Prognose von zehn Jahren realistischer erscheint.
“Vor fünf Jahren hätte ich eher 20 bis 30 Jahre gesagt”, so Painter. Doch er ergänzt: “Diese Zeitspanne hat sich erheblich verkürzt.”
AWS, das Cloud-Dienste anbietet, plant langfristig, Quantencomputing-Services für Kunden bereitzustellen. Painter betont aber auch, dass diese Maschinen Amazons weltweite Logistik optimieren könnten.
“Ein Unternehmen wie Amazon kann bereits durch eine Verbesserung von nur einem Prozent enorme Summen sparen. Quantencomputer könnten dies effektiver und in Echtzeit ermöglichen”, erklärt er.
Was ist ein Cat-Qubit?
Quantencomputer lösen Probleme durch die Nutzung der einzigartigen Eigenschaften von Materie und Energie auf kleinster Ebene, wie sie die Quantenphysik beschreibt.
Sie werden klassische Computer nicht ersetzen, sondern Probleme bewältigen, die heutige Supercomputer nicht lösen können. Dazu gehören neue Entdeckungen in der Batterieforschung und Medizin.
Ein zentrales Problem ist jedoch die Anfälligkeit für Fehler. Quantencomputer reagieren empfindlich auf Umgebungsgeräusche wie Vibrationen, Hitze oder elektromagnetische Störungen. Sogar kosmische Strahlung kann Fehler verursachen, die korrigiert werden müssen.
Cat-Qubits bieten eine Lösung, indem sie Fehlerresistenz direkt in das Design der Qubits integrieren. Diese Qubits sind die fundamentalen Bausteine von Quantencomputern und entsprechen den Bits klassischer Rechner.
Ihr Name ehrt Erwin Schrödinger, dessen Experiment von 1935 wichtige Prinzipien der Quantenmechanik veranschaulichte. Amazon glaubt, dass sein neuer Chip mit nur fünf Cat-Qubits von insgesamt 14 Hauptkomponenten die Kosten für Fehlerkorrekturen um bis zu 90 % senken könnte.
Amazon ist nicht das einzige Unternehmen, das an dieser Technologie arbeitet. Die französische Firma Alice & Bob hat Pionierarbeit in diesem Bereich geleistet und entwickelt die Technologie weiter.
Mazyar Mirrahimi, Forschungsleiter am französischen nationalen Forschungsinstitut Inria, bezeichnet Ocelot als “einen wichtigen Schritt in Richtung einer hardware-effizienten, fehlertoleranten Quantenberechnung”.
Amazon geht davon aus, dass der neue Chip den Weg zu leistungsstärkeren Quantencomputern ebnen könnte. Doch Forscher räumen ein, dass es noch viele Herausforderungen gibt.
Michael Cuthbert, Direktor des britischen National Quantum Computing Centre, begrüßt Amazons Fortschritt. Er betont jedoch, dass sich erst zeigen muss, wie schnell die Branche wirklich brauchbare Quantencomputer entwickeln kann.
“Fehlerkorrektur ist ein essenzieller Schritt auf dem Weg zur praktischen und kommerziellen Nutzung von Quantencomputern. Sie ermöglicht es, komplexe Probleme in Chemie, Materialwissenschaft, Medizin, Logistik und Energie zu lösen.”
“Eine der größten Herausforderungen ist die Skalierung der Technologie. Mechanismen zur Fehlerkorrektur dürfen nicht zu große Zusatzkosten in Chipgröße, Energieverbrauch oder Systemkomplexität verursachen.”
Amazon-Forscher haben ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Wendepunkt in der Quantenentwicklung?
Amazon folgt Microsoft und Google mit der Ankündigung eines experimentellen Chips. Doch stellt sich die Frage: Sind diese Entwicklungen reine Forschungserfolge oder geschicktes Marketing? Oder ist es Zufall, dass alle drei Unternehmen ihre Fortschritte kurz hintereinander präsentieren?
Heather West, Forschungsleiterin bei der International Data Corporation, beobachtet die Quantencomputer-Branche genau. Amazon informierte sie vor der Veröffentlichung über den neuen Chip. Sie beschreibt die Ergebnisse als “Fortschritt”, aber nicht als Durchbruch.
Alle drei jüngsten Ankundigungen konzentrieren sich auf die Reduzierung von Fehlern. West erklärt, dass sich die Branche derzeit von einem Fokus auf die Anzahl der Qubits hin zur Skalierung der Systeme verlagert.
“Wir müssen die Fehlerkorrektur innerhalb der Quantencomputer lösen, um sie für reale Anwendungen nutzbar zu machen”, betont sie.
Oskar Painter stimmt dem “hundertprozentig” zu und erklärt, dass es nicht einfach sei, heutige experimentelle Systeme auf eine größere Skala zu bringen.
