Auch wenn die Öffentlichkeit derzeit mehr als alles andere über KI redet, ist Quantum Computing eigentlich das wichtigere Thema. Zeit, sich diesem etwas näher zu widmen.
Stabile Qubits
Anlass, sich im Rahmen dieses Blogs etwas näher mit der Materie zu befassen, war ein beachtlicher Durchbruch bei der Fehlerkorrektur von Qubits, der einem Team von Google gelungen ist.
Was hat es damit auf sich?
Wie bei klassischen Rechnern auch muss man sich bei einem Speicher, der aus Qubits besteht, sicher sein können, dass die gespeicherte Information für einen ausreichend langen Zeitraum stabil erhalten bleibt. Anderenfalls könnte ein Algorithmus nichts Sinnvolles damit anfangen.
Halten wir uns auch erstmal nicht mit Erklärungen auf, was genau ein Qubit ist. Sagen wir einfach, es ist die quantenmechanische Entsprechung des klassischen Bits, und es kann unendlich viel mehr als dieses.
Aktuelle technische Realisierungen von Qubits haben nun allerdings das Problem, dass sie höchst empfindlich auf Störungen von außen reagieren. Dem versucht man entgegenzutreten, indem man mehrere elementare Qubits zu einem einzigen logischen Qubit zusammenschaltet und so eine Fehlerkorrektur realisiert. Diese funktioniert allerdings nur ab einer gewissen Mindeststabilität jedes einzelnen elementaren Zustandes, und genau diese hat man erstmals erreicht.
Skalierbarkeit
Was diesen Schritt so wichtig macht, ist die Möglichkeit, mit stabilisierten logischen Qubits größere Quantencomputer zu realisieren. Und das besondere ist: ein Quantencomputer verdoppelt seine Leistungsfähigkeit mit jedem Qubit, das hinzukommt.
Diese exponentielle Skalierbarkeit wird früher oder später dazu führen, dass wir bei den Quantencomputern den Schritt von Spezialmaschinen, die auf bestimmte Algorithmen optimiert sind – was mit wenigen Qubits zu realisieren ist – hin zu Universalrechenmaschinen gehen werden. So, wie es ein klassischer PC ist, nur mit unendlich viel mehr Potenzial.
Nichtsdestotrotz sind zunächst einmal technische Skalierungen zu meistern. Die Fehlertoleranz muss beispielsweise massiv gesteigert werden, und Systeme mit wirklich vielen Qubits sind bislang nicht in Sicht.
Hausaufgaben
Bis es so weit ist, sind also noch eine Menge Schritte zu gehen. Fundings und Aktien steigen allerdings bereits in beachtliche Höhen. Und es hat sich – Stichwort Qiskit – eine Community gebildet, die an Quantenalgorithmen arbeitet und dabei das Verhalten dieser Geräte auf klassischen Rechnern simuliert. Das ist auch gut so, denn sobald die Technik in nennenswerter Vollendung zur Verfügung steht, genießt derjenige, der sie beherrscht, enorme Vorteile.
Zum aktuellen Stand des Quantum Computings hat das BSI gerade eine umfassende Studie veröffentlicht. Ein gutes Papier zum Einlesen für alle, die es genauer wissen wollen. Eine Zusammenfassung gibt es hier.
Uns allen viel Spaß bei der Lektüre!