Google ist mit seinem neuen Quantencomputerchip Willow ein Durchbruch gelungen. Der Chip erledigt eine Rechenaufgabe in weniger als fünf Minuten, für die selbst die leistungsstärksten Supercomputer der Welt etwa 10 Septillionen Jahre benötigen würden – mehr als das Alter des Universums. Oder etwas Greifbareres: 10.000.000.000.000.000.000.000.000 Jahre.
Diese Entwicklung stellt einen unglaublichen Fortschritt gegenüber 2019 dar, als Google bereits einen Quantenprozessor vorstellte, der eine mathematische Berechnung in drei Minuten durchführte. Für einen Supercomputer wurde damals eine Rechenzeit von 10.000 Jahren veranschlagt, laut Google greift dieser aber auch auf einen selbst entwickelten Benchmark zurück.
Der neue Willow-Chip arbeitet mit 105 Qubits. Im Gegensatz zu klassischen Computern, die mit Bits arbeiten und nur die Zustände 0 oder 1 kennen, können Qubits mehrere Zustände gleichzeitig annehmen. Diese Eigenschaft macht sie für Berechnungen interessant, führt aber auch zu Problemen mit der Fehleranfälligkeit.
Google-Forscher haben nun einen Weg gefunden, diese Fehler zu reduzieren. Sie entwickelten eine Methode, die zusätzliche Qubits in das System einführt und so Fehler in Echtzeit korrigiert. Nach eigenen Angaben kommt es dabei nicht nur auf Quantität, sondern auch auf Qualität an. Sicherlich nicht überraschend. Um echte Fortschritte bei der Fehlerkorrektur zu zeigen, muss man nachweisen, dass man unter dem Schwellenwert liegt. Laut Google ist dies eine herausragende Herausforderung, seit Peter Shor 1995 die Quantenfehlerkorrektur eingeführt hat.
Google plant, diese Technologie für praktische Anwendungen zu nutzen. Konkret sollen Berechnungen durchgeführt werden, die für klassische Computer nicht möglich sind. Die Einsatzgebiete sind vielfältig.
Ganz vereinfacht:
1. Quantenbits (Qubits): Im Gegensatz zu klassischen Computern, die Bits (0 oder 1) verwenden, verwenden Quantencomputer Qubits. Dank einer Eigenschaft namens Superposition kann ein Qubit gleichzeitig 0 und 1 sein. Dadurch können Quantencomputer eine große Menge an Informationen gleichzeitig verarbeiten.
2. Verschränkung: Qubits können verschränkt sein, was bedeutet, dass der Zustand eines Qubits in direktem Zusammenhang mit dem eines anderen steht, unabhängig davon, wie weit sie voneinander entfernt sind. Damit lassen sich komplexe Berechnungen effizienter durchführen als mit klassischen Computern.
3. Interferenz: Quantencomputer nutzen Interferenzen, um bei der Durchführung von Berechnungen richtige Antworten zu verstärken und falsche zu unterdrücken.
Mal sehen, was das in Zukunft für Verschlüsselung und Dinge wie „starke“ Passwörter bedeutet.
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