Durchbruch in der Quantencomputer-Technologie
Amazon ist das dritte Technologieunternehmen innerhalb weniger Monate, das einen Fortschritt in der Quanteninformatik ankündigt. Diese Technologie verspricht enorme Rechenleistung, leidet jedoch unter erheblichen technischen Herausforderungen.
Das Unternehmen hat Ocelot vorgestellt, einen Prototyp-Chip, der auf der “Kat-Qubit”-Technologie basiert. Diese Methode leitet ihren Namen vom berühmten Gedankenexperiment “Schrödingers Katze” ab.
Der Chip soll eines der größten Hindernisse für die Entwicklung von Quantencomputern lösen: Fehlerfreiheit.
Amazon erklärt, dass dieser Fortschritt zusammen mit anderen aktuellen Durchbrüchen dazu beiträgt, dass nützliche Quantencomputer früher als erwartet verfügbar sein werden.
Doch Experten sind uneinig darüber, wann diese Maschinen leistungsfähig genug sein werden, um in kommerziellen Anwendungen praktisch nutzbar zu sein.
Eine neue Zeitrechnung für Quantencomputer?
Oskar Painter vom Amazon Web Services (AWS) Center for Quantum Computing am California Institute of Technology betont, dass ein ambitionierter Zeitplan von zehn Jahren realistischer erscheint.
“Vor fünf Jahren hätte ich eher 20 bis 30 Jahre gesagt,” erklärte er. “Doch diese Zeitspanne hat sich deutlich verkürzt.”
AWS plant langfristig, Quantencomputing-Dienste anzubieten. Painter glaubt zudem, dass die Technologie Amazons riesige Logistik optimieren könnte.
“Eine Effizienzsteigerung von nur einem Prozent könnte enorme Einsparungen bringen. Quantencomputer könnten dies in Echtzeit ermöglichen, was ihren eigentlichen Wert ausmacht,” sagte er.
Was ist ein Kat-Qubit?
Quantencomputer lösen Probleme, indem sie die besonderen Eigenschaften der Quantenphysik nutzen. Sie werden klassische Computer nicht ersetzen, können jedoch Probleme lösen, die selbst moderne Supercomputer nicht bewältigen. Dazu gehören bessere Batterien oder neue Medikamente.
Doch Fehler sind ein zentrales Hindernis. Quantencomputer sind extrem empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen wie Wärme, Vibrationen oder elektromagnetischer Strahlung. Diese Störungen führen zu Fehlern, die korrigiert werden müssen.
Kat-Qubits sollen dieses Problem lösen, indem sie Fehlerresistenz direkt in ihre Struktur einbauen. Qubits sind die Grundbausteine von Quantencomputern, vergleichbar mit den Bits klassischer Computer.
Diese spezielle Technologie verdankt ihren Namen Erwin Schrödinger, dessen Experiment von 1935 die Grundlagen der Quantenmechanik verdeutlichte.
Amazons neuer Chip enthält fünf Kat-Qubits von insgesamt 14 zentralen Bauteilen. Das Unternehmen geht davon aus, dass er die Kosten für die Fehlerkorrektur um bis zu 90 % senken könnte.
Die Technologie ist jedoch nicht exklusiv für Amazon. Das französische Unternehmen Alice & Bob hat Pionierarbeit in diesem Bereich geleistet und entwickelt sie weiter.
Mazyar Mirrahimi vom französischen Forschungsinstitut Inria nennt Ocelot “einen wichtigen Schritt hin zur effizienten, fehlertoleranten Quantenberechnung.”
Amazon sieht darin einen Weg, leistungsfähigere Maschinen zu entwickeln, doch Forscher erkennen weiterhin große Herausforderungen.
Michael Cuthbert, Direktor des britischen National Quantum Computing Centre, begrüßt den Fortschritt, stellt jedoch infrage, wie schnell dieser zur praktischen Nutzung führt.
“Fehlerkorrektur ist entscheidend für die langfristige Entwicklung der Quanteninformatik. Sie macht Quantencomputer erst zu einem kommerziell nutzbaren Werkzeug,” erklärt er. “Die Herausforderung besteht darin, diese Technologie effizient zu skalieren, ohne enorme Kosten für Chipgröße, Energieverbrauch und Systemkomplexität zu verursachen.”
Amazons Forscher haben ihre Erkenntnisse in der wissenschaftlichen Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Revolution oder PR-Strategie?
Amazon reiht sich mit Microsoft und Google in die Liste der Unternehmen ein, die neue experimentelle Chips präsentieren. Doch sind diese Ankundigungen wirklich wegweisende Durchbrüche oder geschicktes Marketing?
Heather West, Analystin beim International Data Corporation, wurde vorab von Amazon über den neuen Chip informiert. Sie bezeichnet die Ergebnisse als “Fortschritt” statt als Durchbruch.
Alle drei aktuellen Ankundigungen konzentrieren sich auf die Fehlerkorrektur. Laut West verschiebt sich der Fokus der Industrie von der reinen Qubit-Anzahl hin zur praktischen Nutzbarkeit im großen Maßstab.
Painter stimmt zu, dass eine Skalierung der heutigen experimentellen Systeme eine gewaltige Herausforderung bleibt.
