Wie viele von Ihnen wissen, begannen Google und IBM im Herbst 2019 eine echte Konfrontation untereinander: Als Vertreter von Google ihre "Quantenüberlegenheit" aufgrund des erfolgreichen Abschlusses des Quantencomputers erklärten, übernahm IBM unerwartet den Staffelstab und demonstrierte die Fähigkeit ihres neuen Supercomputers, Berechnungen fast durchzuführen mit der gleichen Geschwindigkeit und viel präziser als Googles Quantencomputer. Dies war nicht das erste Mal, dass jemand Quantencomputer in Frage stellte. Im vergangenen Jahr schlug Michel Dyakonov, ein theoretischer Physiker an der Universität von Montpellier in Frankreich, viele theoretische Gründe vor, warum praktische Quantensupercomputer niemals gebaut werden. Woher wissen Sie, wer richtig und wer falsch ist?
Warum ist die Schaffung von Supercomputern gefährdet?
Der Quantencomputer ist eine äußerst nützliche Erfindung bei der Schaffung der künstlichen Intelligenz der Zukunft, neuer Methoden der Kryptographie und sogar neuer Batterietypen. Trotz aller Vielseitigkeit seiner Anwendung arbeitet das Gerät möglicherweise nie mit voller Kraft. Zu solch wenig ermutigenden Schlussfolgerungen kam der französische Forscher Michel Dyakonov, der viele Jahre an der Implementierung von Quantencomputern arbeitete. Der Wissenschaftler glaubt, dass aufgrund der Unvermeidlichkeit zufälliger Fehler in der Gerätehardware wirklich nützliche Quantencomputer wahrscheinlich nie gebaut werden.
Um zu verstehen, warum die Schaffung von Supercomputern der neuen Generation gefährdet sein kann, müssen wir zunächst die Funktionsprinzipien dieses Computergeräts verstehen. Laut einem auf dem Portal theconversation.com veröffentlichten Artikel arbeiten moderne Computer beim Speichern von Daten nach dem Prinzip des Binärcodes, während bereits erstellte Quantengeräte ein System von Quantenbits oder Qubits verwenden.
Qubits haben besondere Eigenschaften: Sie können in Überlagerung existieren, sowohl Null als auch Eins, während sie miteinander verwickelt sind, selbst wenn sie sich in einem beträchtlichen Abstand voneinander befinden. Ein solches ungewöhnliches Verhalten ist nicht mit der Welt der klassischen Physik verbunden, da die Überlagerung sofort verschwindet, wenn der Experimentator mit dem Quantenzustand interagiert.
Dank der Überlagerung kann ein Quantencomputer mit 100 Qubits gleichzeitig 2.100 Lösungen darstellen. Für einige Aufgaben kann diese exponentielle Parallelität verwendet werden, um einen großen Vorteil bei der Rechengeschwindigkeit zu erzielen. Es gibt jedoch einen anderen, engeren Ansatz für das Quantencomputing, bei dem Qubits verwendet werden, um Optimierungsprobleme zu beschleunigen. Beispielsweise hat das kanadische Unternehmen D-Wave Systems Optimierungssysteme entwickelt, die Qubits für diesen Zweck verwenden, obwohl einige Kritiker argumentieren, dass die resultierenden Systeme keine bessere Leistung als klassische Computer erbringen.
Quantencomputer von D-Wave-Systemen.
Werbevideo:
Trotzdem investieren Unternehmen und Länder riesige Geldsummen in Quantencomputer. Es ist bekannt, dass China ein neues Quantenforschungszentrum im Wert von 10 Milliarden US-Dollar errichtet hat, und die Europäische Union hat einen Masterplan für die Quantenforschung im Wert von 1 Milliarde Euro oder 1,1 Milliarden Dollar entwickelt. Das neue Gesetz über nationale Quanteninitiativen der Vereinigten Staaten sieht eine Entwicklung von Quanteninformationen über einen Zeitraum von fünf Jahren in Höhe von 1,2 Milliarden US-Dollar vor.
Die Fähigkeit, Verschlüsselungsalgorithmen zu knacken, ist für viele Länder auf der ganzen Welt ein starker Motivationsfaktor. Das Wissen über die Verschlüsselungssysteme des Feindes könnte somit einen enormen Vorteil in der Intelligenz bringen und gleichzeitig neue Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Physik fördern, da moderne experimentelle Systeme nur weniger als 100 Qubits zur Verfügung haben. Um eine nützliche Rechenleistung in einem Supercomputer zu erzielen, benötigen wir wahrscheinlich Maschinen mit Hunderttausenden von Qubits. Damit die Geräte ordnungsgemäß funktionieren, müssen sie alle kleinen zufälligen Fehler in der Software beheben. In einem Quantencomputer treten solche Fehler aufgrund unvollständiger Schaltungselemente und der Wechselwirkung von Qubits mit ihrer Umgebung auf. Aus diesen Gründen können Qubits in Sekundenbruchteilen an Kohärenz verlieren. Dies kann zu fehlerhaften Ergebnissen vom Computer führen.
Mit anderen Worten, obwohl Quanten-Supercomputer ein Existenzrecht haben, kann die Richtigkeit ihrer Berechnungen eine große Frage sein. Und was denkst du, wird eine Person eines Tages in der Lage sein, Quantentechnologien zu unterdrücken?
Verfasser: Daria Eletskaya
