Computer der Zukunft

Lieber Computer, bitte führe mich staufrei durch die Stadt! Einwohner von Megastädten würden einen solchen digitalen Assistenten lieben. Doch diese anspruchsvolle Aufgabe wäre selbst für Superrechner schwer zu lösen. Ein Quantencomputer dagegen kann es schaffen.  

Was ist ein Quantencomputer? 

Quantencomputer nutzen die Prinzipien der Quantenmechanik, um Informationen zu verarbeiten. Anders als klassische Computer arbeiten sie nicht mehr mit Bits, sondern mit Quantenbits, kurz Qubits. Während Bits nur jeweils den Wert Null oder Eins annehmen können, ist es Qubits aufgrund quantenphysikalischer Gesetze möglich, den Zustand Null, Eins oder beide gleichzeitig anzunehmen. 

Was können Quantencomputer besser? 

Für viele komplexe Aufgaben in der Medizin-, Material- und Klimaforschung oder Logistik ist es notwendig, viele Rechenschritte parallel auszuführen. Klassische Computer brauchen dafür sehr viele einzelne Rechenkerne, die dann simultan an einer Aufgabe arbeiten. Quantencomputer benötigen nur einen einzigen Chip, da die dort enthaltenen Qubits sich gleichzeitig in mehreren Zuständen befinden können. Im Übrigen arbeitet der Quantencomputer nicht nur viel schneller, sondern auch energiesparender. 

Kommen Quantencomputer schon in unserem Alltag zum Einsatz? 

Nein, es gibt noch viele Herausforderungen in der technischen Umsetzung, Quantencomputer sind noch sehr komplexe und fragile Maschinen. Qubits reagieren auf kleinste äußere Einflüsse, sie müssen vor Erschütterungen, magnetischen und elektrischen Feldern abgeschirmt werden. Dementsprechend fehleranfällig sind die Systeme. 

Welcher Quantencomputer ist am leistungsstärksten? 

Als aktuell leistungsstärkster Quantenchip gilt „Willow“ von Google, an dessen Entwicklung maßgeblich der deutsche Informatiker Hartmut Neven beteiligt war. Das Entwicklerteam hat einen innovativen Ansatz zur Fehlerkorrektur entwickelt. Eine Verdopplung der Qubitzahl führte zu einer Halbierung der Fehlerrate. Eine komplexe Aufgabe aus der Quantenstatistik konnte „Willow“ in fünf Minuten lösen, der derzeit leistungsstärkste Supercomputer Frontier hätte dafür Milliarden von Jahren gebraucht. 

Wird es irgendwann nur noch Quantencomputer geben? 

Nicht in absehbarer Zeit. Wahrscheinlicher ist, dass hybride Systeme klassische Computer mit Quantencomputern kombinieren. Der Quantencomputer führt dann die Berechnungen durch, alles andere übernimmt der klassische Computer.