{"id":126455,"date":"2022-03-22T11:57:35","date_gmt":"2022-03-22T18:57:35","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.everpuredata.com\/?p=126455"},"modified":"2024-07-04T09:08:52","modified_gmt":"2024-07-04T16:08:52","slug":"sind-quantencomputer-wirklich-real","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.everpuredata.com\/de\/purely-technical\/sind-quantencomputer-wirklich-real\/","title":{"rendered":"Sind Quantencomputer wirklich real?"},"content":{"rendered":"

Die Antwort ist eine Mischung aus Ja, Nein und allem, was dazwischenliegt\u00a0\u2013 eigentlich eine Ironie, wenn man bedenkt, dass genau dies die grundlegende Pr\u00e4misse f\u00fcr die Funktionsweise von Quantencomputern ist. Es gibt funktionierende Quantencomputer, die sogar einige Aufgaben erf\u00fcllen k\u00f6nnen, aber sie sind noch weit davon entfernt, voll funktionsf\u00e4hige Modelle zu sein.<\/p>\n

In diesem Artikel gehen wir den Fragen nach, ob Quantencomputing tats\u00e4chlich die neue Realit\u00e4t ist, wie viele Quantencomputer es bereits gibt und wer Quantencomputer besitzt.<\/p>\n

Ist Quantencomputing real?<\/strong><\/h2>\n

Ja. Quantencomputing<\/a> ist eine konzeptionelle Realit\u00e4t. In unserem Artikel \u201eWas ist Quantencomputing?\u201c gehen wir auf die grundlegende Pr\u00e4misse des Quantencomputings ein und erkl\u00e4ren einige der wichtigsten Prinzipien seiner Funktionsweise.<\/p>\n

Aufbauend auf dieser theoretischen Grundlage gibt es tats\u00e4chlich Quantencomputer. Im gro\u00dfen Gef\u00fcge der theoretischen M\u00f6glichkeiten von Quantencomputern w\u00e4re es jedoch sehr vermessen zu behaupten, dass diese elementaren Modelle voll funktionsf\u00e4hige Versionen sind, insbesondere, wenn man das Potenzial des Quantencomputers betrachtet.<\/p>\n

Mike Loukides, Vizepr\u00e4sident f\u00fcr neue technische Inhalte bei dem auf IT-Schulungen spezialisierten Unternehmen O’Reilly Media, sch\u00e4tzt, dass 1.000 logische Qubits (das quantenmechanische Gegenst\u00fcck zu herk\u00f6mmlichen Bits) n\u00f6tig w\u00e4ren, um echte Arbeit zu verrichten. Jedes davon w\u00fcrde etwa 1.000 physische Qubits beanspruchen. IBM, ein weltweit f\u00fchrendes Unternehmen in der Entwicklung von Quantencomputern, gab Ende 2021 bekannt, dass es mit einem 127-Qubit-Quantenprozessor gerade die 100-Qubit-Grenze \u00fcberschritten habe. Dies ist weit von den gesch\u00e4tzten 1.000.000 Qubits entfernt, die f\u00fcr einen voll funktionsf\u00e4higen Quantencomputer ben\u00f6tigt werden. Loukides sagt: \u201eWir werden es wahrscheinlich irgendwann schaffen, aber nicht n\u00e4chstes Jahr\u201c.<\/p>\n

Wie viele Quantencomputer gibt es?<\/strong><\/h2>\n

Zwar haben viele Forschungszentren Quantencomputerberechnungen durchgef\u00fchrt, aber diese d\u00fcrften nicht der Definition eines Quantencomputers entsprechen, die der typische Leser vor Augen hat. Im Jahr 2000 gab das Los Alamos National Laboratory beispielsweise bekannt, dass Wissenschaftler einen Quantencomputer mit sieben Qubits entwickelt haben, der in einem einzigen Tropfen Fl\u00fcssigkeit steckt. Da die Qubits aus Teilchen in den Atomkernen einer S\u00e4ure zusammengesetzt waren, w\u00fcrden die meisten Menschen dies wahrscheinlich nicht als einen funktionierenden Quantencomputer betrachten.<\/p>\n

Au\u00dferdem muss der grundlegende Unterschied zwischen Quantengattern und Quanten-Annealing beachtet werden. Die technischen Einzelheiten sind zwar recht komplex, aber die Anwendungen der einzelnen Technologien machen sie vielleicht leichter verst\u00e4ndlich.<\/p>\n

Das Quanten-Annealing wird verwendet, um in Situationen, in denen die Parameter festgelegt sind, Effizienz und Optimierung zu erreichen. Das Traveling Salesman Problem<\/a> ist ein Beispiel f\u00fcr die Anwendung des Quanten-Annealing. In diesem theoretischen Logik-Dilemma erh\u00e4lt ein Handelsreisender eine Liste von St\u00e4dten und wird gebeten, die k\u00fcrzestm\u00f6gliche Strecke zu finden, auf der er jeden Ort nur einmal besucht und die Reise mit der R\u00fcckkehr in die urspr\u00fcngliche Stadt beendet. Die Wissenschaftler kennen bereits die Grenzen und sind auf der Suche nach optimalen Effizienzen.<\/p>\n

Das Quanten-Annealing kann diese Art von Problemen l\u00f6sen, dient aber nicht zur Beantwortung von offeneren Fragestellungen. Die Frage, welche St\u00e4dte der Handelsreisende besuchen soll, \u00fcbersteigt zum Beispiel die M\u00f6glichkeiten des Quanten-Annealing. In der Quantengatter-Technologie suchen Computer nach Antworten auf Probleme ohne zuvor definierte L\u00f6sungen. Wenn wir alle Quantengatter-Computer z\u00e4hlen wollen, m\u00fcssen wir die Definition so erweitern, dass sie auch Labor-\u201eComputer\u201c einschlie\u00dft, die in einem einzigen Tropfen S\u00e4ure existieren. Je pr\u00e4ziser wir die Frage \u201eWie viele Quantencomputer gibt es?\u201c formulieren, desto genauer kann die Antwort ausfallen.<\/p>\n

Wer besitzt Quantencomputer?<\/strong><\/h2>\n

Neben experimentellen und theoretischen Laborsystemen haben mehrere Unternehmen funktionierende Quantencomputer gebaut. IBM, Google, Honeywell, Intel und\u00a0<\/a>Microsoft<\/a>\u00a0f\u00fchren die Liste der Innovatoren von Quantencomputern mit Gattermodell an. Das Unternehmen D-Wave hat sich auf Quanten-Annealing-Computer spezialisiert, und viele Universit\u00e4ten haben verschiedene Arten von Qubit-Schaltkreisen gebaut und diese auf unterschiedliche Weise eingesetzt.<\/p>\n

Die Definition dessen, was ein Quantencomputer ist, wie viele Quantencomputer es gibt und wer Quantencomputer besitzt, wird unter anderem dadurch erschwert, dass wir es mit einem sehr theoretischen Bereich zu tun haben. Da das Thema Quantencomputing noch so neu ist, besteht h\u00e4ufig Uneinigkeit \u00fcber jegliche Aussagen zum Quantencomputing.<\/p>\n

Im Jahr 2019 nahm Google beispielsweise die Quantenvorherrschaft f\u00fcr sich in Anspruch, da das Unternehmen ein Problem in 200 Sekunden gel\u00f6st hatte, f\u00fcr dessen Berechnung klassische Supercomputer 10.000 Jahre gebraucht h\u00e4tten. Doch Wissenschaftler von IBM waren anderer Meinung und konnten nachweisen, dass ein Supercomputer nur zweieinhalb Tage gebraucht h\u00e4tte, um das Problem zu l\u00f6sen. Zwar zeigt dies die enorme Diskrepanz zwischen den Auffassungen selbst f\u00fchrender Branchenunternehmen zu ein und demselben Thema, aber die Vorteile des Quantencomputings sind zweifellos enorm.<\/p>\n

Ist Quantencomputing die Zukunft des Computings?<\/strong><\/h2>\n

Das Quantencomputing bietet die Chance auf einen gewaltigen Entwicklungssprung in der Computing-Technologie bei hochspezialisierten Anwendungen. Dennoch sind sich die Experten nicht einig, ob Quantencomputer die klassischen Computer ersetzen werden. Da Quantencomputer bei einem Bruchteil eines Grades \u00fcber dem absoluten Nullpunkt betrieben werden, werden die Logistik und die Kosten f\u00fcr den Betrieb von Quantencomputern wahrscheinlich immer das \u00fcbersteigen, was der durchschnittliche Benutzer zu zahlen bereit ist. Hinzu kommt, dass die M\u00f6glichkeiten, die das Quantencomputing er\u00f6ffnet, wahrscheinlich sogar den Bedarf eines typischen Unternehmens \u00fcbersteigen werden.
\nWahrscheinlicher ist, dass Quantencomputer einen dritten Zweig der Rechenleistung bilden werden, bei dem klassische Desktops weiterhin im Alltag genutzt werden, klassische Supercomputer in gro\u00dfem Umfang zum Einsatz kommen und Quantencomputer in gr\u00f6\u00dferem Umfang f\u00fcr spezialisierte Forschung in Bereichen wie Pharmakologie und Meteorologie zur Verf\u00fcgung stehen.<\/p>\n

Was l\u00e4sst sich mit der Quantentechnologie erreichen?<\/strong><\/h2>\n

Die Europ\u00e4ische Organisation f\u00fcr Kernforschung (CERN) hat Zugriff auf das gr\u00f6\u00dfte Rechennetzwerk (Computing-Grid) der Welt. Zur Durchf\u00fchrung von Berechnungen f\u00fcr den Large Hadron Collider (LHC) sind 11 gro\u00dfe Rechenzentren weltweit miteinander verbunden, und diese haben Zugang zu 160 kleineren Rechenzentren. Dadurch entsteht ein riesiger Supercomputer, aber selbst mit der kollektiven Rechenleistung der Menschheit st\u00f6\u00dft CERN an seine Grenzen.<\/p>\n

Damit Sie eine Vorstellung davon erhalten, wie gro\u00df der Vorteil von Quantencomputern gegen\u00fcber klassischen Computern sein k\u00f6nnte, vergleichen wir die Leistungsf\u00e4higkeit von Menschen mit der von Supercomputern. Im Jahr 2018 stellte das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in Tennessee den Summit-Supercomputer vor, den damals schnellsten und intelligentesten Supercomputer der Welt. Er konnte 200.000.000.000.000.000 Berechnungen pro Sekunde durchf\u00fchren. Anders ausgedr\u00fcckt: \u201eWenn jeder Mensch auf der Erde eine Berechnung pro Sekunde durchf\u00fchren w\u00fcrde, br\u00e4uchte die Weltbev\u00f6lkerung 305 Tage, um das zu schaffen, was Summit in einer Sekunde erreichen kann\u201c, so das ORNL. Wenn man jetzt \u201eMensch\u201c durch \u201eSupercomputer\u201c und \u201eSummit\u201c durch \u201eQuantencomputer\u201c ersetzt, bekommt man eine Vorstellung davon, weshalb Wissenschaftler vom Potenzial des Quantencomputers begeistert sind.<\/p>\n

Genau wie Supercomputer die M\u00f6glichkeiten von Desktop-PCs durch die Umstellung von serieller auf parallele Verarbeitung \u00fcbertreffen, kann das Quantencomputing die M\u00f6glichkeiten von Supercomputern revolutionieren, indem es von einem bin\u00e4ren Bit zu einem Qubit wechselt, das in der Lage ist, die \u00dcberlagerung und Quantenverschr\u00e4nkung zu nutzen. Im Prinzip bietet das Quantencomputing gegen\u00fcber dem Supercomputing einen ebenso gro\u00dfen potenziellen Fortschritt wie das Supercomputing gegen\u00fcber einem Menschen mit einem Bleistift.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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