Die Quanten-Überlegenheit

<<     >>

Die Quanten-Überlegenheit ist der nächste große Meilenstein in der Entwicklung aktueller Quantencomputer. Die Quanten-Überlegenheit soll mehr oder weniger den Punkt in der Computer-Geschichte markieren, an dem die Quantencomputer anfangen die herkömmlichen Supercomputer zu überflügeln.

John Preskill vom California Institute of Technology (Caltech), hatte vor einigen Jahren die Schallmauer für die Quanten-Überlegenheit bzw. die „Quantum Supremacy“ berechnet i. Ab einer Quantencomputergröße von 49 oder 50 Qubit sollte ein Quantencomputer in der Lage sein gewisse Berechnungen schneller auszuführen, als jeder herkömmliche Supercomputer.

Preskill gab aber keine Vorgaben, wie nützlich diese Berechnungen für uns sein müssten. Ich vermute, Preskill legte die Grenze der Quanten-Überlegenheit auch deshalb fest, um der Quantencomputer-Szene ein Nahziel zu geben. Und so gesehen hatte er damit auch Erfolg: Die Tech-Riesen Google, IBM, Intel & Co, sowie D-Wave stehen aktuell im Wettrennen, wer als erster die prestigeträchtige Quanten-Überlegenheit erreicht hat. Für Google war der Nachweis für das Jahr 2017 fest angepeilt, allerdings verfehlten sie dieses Ziel. Alle Zeichen deuten darauf hin, dass die Quanten-Überlegenheit in 2018 nachgewiesen wird. Google, Intel und IBM haben jeweils eigene „Quanten-Überlegenheit-fähige“ Quantencomputer im Testbetrieb.

Bei dem Nachweis der Quanten-Überlegenheit geht es eher um ein „Proof of Concept“. Vermutlich werden mit den ersten Quanten-Überlegenheit-fähigen Quantencomputer noch keine außergewöhnlichen Rechnungen ausgeführt werden. Aber man weiss ja nie …

John Preskill wird gerne als „geläuterter Teilchenphysiker“ bezeichnet: Früher beschäftigte er sich mit der Physik der Teilchenbeschleunigern und der Kosmologie. Einem breiteren Publikum wurde er bekannt durch eine berühmte Wette mit dem legendären Physiker Stephen Hawking über das Informationsparadoxon von Schwarzen Löchern. Eine Wette, die er übrigens Jahre später gewann. So erhielt er von Hawking eine Ausgabe von „Total Baseball, The Ultimate Baseball Encyclopedia“ ii.

Laut Preskill gibt es in der Physik diverse Grenzbereiche: Die Stringtheorie, die Physik der Gravitationswellen, die Physik der schwarzen Materie und der schwarzen Energie im Weltall, die Physik der allerkleinsten Elementarteilchen und deren Grundkräfte. Preskill erkannte vor einiger Zeit, dass sich ein weiteres Grenzgebiet in der Physik abzeichnete: Die Quantenkomplexität. Also die Art wie Information in komplex verschränkten Quantenzuständen kodiert ist iii. Die Quantenkomplexität manifestiert sich in den Quantencomputern und wird durch diese tatsächlich greif- und kontrollierbar.

So sattelte Preskill vor über 20 Jahren auf die Quanteninformationstheorie um und ist seitdem eine treibende Kräfte und nebenbei ein Aushängeschild der Quantencomputer-Szene. Passenderweise heißt seine Position am Caltech „Richard P. Feynman Professor of Theoretical Physics“. Somit ist Preskill quasi der offizielle Nachfolger des legendären Urvaters der Quantencomputer.

 

i https://arxiv.org/abs/1203.5813: wissenschaftliche Arbeit von John Preskill „Quantum computing and the entanglement frontier“

iii https://www.youtube.com/watch?v=MuklWupCvWU: Vortrag von John Preskill “Quantum Information and Spacetime”