In Russland hat ein Projekt zur Schaffung eines Quantencomputers begonnen. Das Projekt zielt darauf ab, praktische Technologien für das Sammeln von Datenbanken und die Schaffung hochsicherer Kommunikationsnetze zu entwickeln. Der Autor des Artikels betrachtet dies als einen Versuch, andere Länder bei der Entwicklung praktischer Quantentechnologien einzuholen.
In den nächsten fünf Jahren wird die russische Regierung etwa 50 Milliarden Rubel (790 Millionen US-Dollar) in Grundlagenforschung und angewandte Quantenforschung investieren, die von führenden russischen Laboratorien durchgeführt wird. Dies wurde am 6. Dezember auf dem Technologieforum in Sotschi vom stellvertretenden Ministerpräsidenten des Landes Maxim Akimov angekündigt. Es ist Teil eines F & E-Programms für digitale Technologie in Höhe von 258 Milliarden Rubel, das der Kreml als entscheidend für die Modernisierung und Diversifizierung der russischen Wirtschaft ansieht.
"Das ist eine echte Beschleunigung", sagt der Quantenphysiker Alexei Fedorov, der in Skolkovo bei Moskau am Russian Quantum Center (RQC) arbeitet, einer nichtstaatlichen Forschungsorganisation. "Wenn alles wie geplant verläuft, wird diese Initiative ein wichtiger Schritt sein, um die russische Quantenwissenschaft auf das Niveau weltweiter Standards zu bringen."
In Quantencomputern werden Elementarteilchen verwendet, um Berechnungen durchzuführen, die gleichzeitig in verschiedenen Quantenzuständen existieren können. Quantenbits von Qubits können Informationen theoretisch um ein Vielfaches schneller verarbeiten als Binärbits, die in klassischen Computerberechnungen verwendet werden. Leistungsstarke Quantencomputer können die Ergebnisse chemischer Reaktionen vorhersagen, große Datenbanken durchsuchen und große Zahlen wie die bei der Verschlüsselung verwendeten faktorisieren.
Quantenvorteile
Quantentechnologien werden in einer Reihe von Ländern bereits ernsthaft von der Regierung unterstützt. 2016 kündigte die EU den Start des Quantum Technology Flagship-Programms im Wert von einer Milliarde Euro an. Es wird erwartet, dass es in seinem Rahmen in den kommenden Jahren Demonstrationstechnologieprojekte geben wird, beispielsweise einen Quantenprozessor auf einer Silizium-Mikroschaltung. Im August 2019 kündigte Deutschland den Start einer nationalen Quanteninitiative in Höhe von 650 Mio. EUR an. Die Regierungen Chinas und der Vereinigten Staaten geben ebenfalls Milliarden für Quantenwissenschafts- und Technologieprogramme aus.
Das Rennen hat begonnen, Quantencomputer zu entwickeln, die klassische Maschinen bei der Lösung spezifischer Probleme in ihren Eigenschaften übertreffen. Die von Google und IBM entwickelten Prototypen mit Hauptsitz in Mountain View, Kalifornien, und Armonk, New York, stoßen an die Grenzen der klassischen Computersimulation. Im Oktober gaben Google-Wissenschaftler bekannt, dass ein Quantenprozessor, der spezielle Berechnungen durchführt, einen solchen Quantenvorteil erzielt hat.
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Russland ist weit davon entfernt. "Wir sind 5-10 Jahre zurück", sagt Fedorov. "Aber hier gibt es ein großes Potenzial, und wir beobachten genau, was im Ausland passiert." Eine schwache Finanzierung machte es russischen Wissenschaftlern unmöglich, im Quantenbereich mit Google zu konkurrieren, sagte Ingenieur Ilya Besedin, der an der Nationalen Universität für Forschungstechnologie in Moskau arbeitet.
Besedins Gruppe hat einen Prototyp eines Quantenprozessors auf der Basis von Supraleitern erstellt. Das System besteht aus zwei Qubits. Googles Quantencomputer läuft mit 53 Qubits. Russland bleibt zurück, aber die nationale Quanteninitiative wurde pünktlich gestartet, sagt Besedin.
„Bisher hat noch niemand ein praktisch nützliches Problem effizienter gelöst als ein klassischer Computer“, sagt er. „Es gibt viele technische Herausforderungen und wir alle suchen nach neuen Wegen der Forschung. Mit ernsthafter staatlicher Unterstützung in Russland ergeben sich sehr interessante Möglichkeiten für solche Forschungen. “
Homegrown Qubits
Die Initiative kommt, als sich Russland von den Abgängen führender Wissenschaftler in den 1990er und 2000er Jahren zu erholen beginnt, die Russland auf der Suche nach höheren Gehältern und Forschungsgeldern verlassen haben. Mehrere im Ausland tätige russische Quantenphysiker, darunter Mikhail Lukin und Evgeny Demler von der Harvard University in Cambridge, sind dem International Advisory Board des RCC beigetreten. Andere, wie der Physiker Alexei Ustinov, der an der Technischen Universität Karlsruhe in Deutschland kondensierte Materie studiert, haben von der russischen Regierung Zuschüsse erhalten, um Forschungsgruppen in Russland einzurichten.
Und russische Wissenschaftler entwickeln bereits eigene Konzepte für die Erstellung großer Quantencomputer, sagt Ustinov. "Russische Laboratorien sind noch nicht in der Lage, mit den Laboratorien von Giganten wie Google zu konkurrieren", sagt er. "Diese Initiative ist jedoch zu einem vielversprechenden Start für die Erhöhung des Niveaus der Quantenforschung in Russland geworden. Mal sehen, wohin sie führt."
Peter Zoller, der an der Universität Innsbruck in Österreich an Quantencomputern forscht, bezweifelt jedoch, dass diese Initiative allein ausreicht, um talentierte junge Wissenschaftler für Quantenforschung und -technologie zu gewinnen. Die Wiederherstellung des Vertrauens in das russische Wissenschaftssystem und die Wiederbelebung der Bildungstradition des Landes werde schwieriger sein als die Ankündigung einer Quanteninitiative.
Quirin Schiermeier
