Das ist Googles neuer Quantencomputer
von Moritz Degenkolb 
In dieser Woche machten Berichte über den größten Quantencomputer der Welt die Runde. Er kommt von Google und besitzt 72 Qubits, was erstmal nicht nach sonderlich viel klingt. Wieso es sich dennoch um einen Meilenstein in der Forschung handelt und wie ein Quantencomputer funktioniert erfahrt ihr in diesem Artikel.
Was ist ein Quantencomputer?
Es scheint wie ein riesiger Wettlauf, in dem sich Firmen mit der Anzahl von Qubits in ihren Chips immer wieder übertrumpfen. So kam von IBM ein Chip mit 50 funktionierenden Qubits und nun kommt Google mit 72 Qubits. Doch was sind Qubits eigentlich und was können sie besser, als die normalen Bits unserer Computer?
Der klassische Computer unterscheidet zwischen 0 und 1. Diese Ziffern werden dann kombiniert und bilden die kleinste Informationseinheit – 1 Bit. Hier kommt auch schon der kleine, aber wichtige Unterschied: Ein Qubit kann die Zustände 1 und 0 einnehmen, wie ein normaler Bit auch. Doch ist der Quantum-Bit ebenfalls in der Lage 1 und 0 gleichzeitig zu sein. Diese Position nennt sich Superposition. Erklären lässt sich dies mit dem Spin der Teilchen und den Gesetzen der Quantenwelt.
Qubits können eine Superposition einnehmen und damit 0 und 1 gleichzeitig anzeigen.
Da die Gesetze der Quantenmechanik in Kraft treten, haben wir noch ganz andere Vorteile. So können sich Qubits verbinden. Bei diesen ist dann immer ein Teilchen 1 und das andere 0, wenn man den Wert bestimmt. Dabei ist es egal wie weit die Teilchen voneinander entfernt sind. Bei Betrachtung dessen fällt das erste Problem auf: Eine Superposition besteht nur so lang, wie wir das Teilchen nicht betrachten. Sollten wir versuchen den Wert zu ermitteln, so wird sich das Teilchen für eine Zahl entscheiden. Wie genau die Wahrscheinlichkeiten dafür beeinflusst werden können ist noch unklar.
Vor- und Nachteile der neuen Technik
Die Vorteile daraus sind enorm, denn damit können abstrakte Berechnungen in kürzester Zeit durchgeführt werden. Problematisch ist aber, dass die beliebte Verschlüsselung mit Primzahlen völlig nutzlos sein wird. Bisher konnte man Passwörter und Daten damit problemlos verschlüsseln, doch ein Quantencomputer kann diese Verschlüsselung in Bruchteilen einer Sekunde dekodieren. Dies liegt daran, dass er mehrere Varianten im selben Moment probieren kann.
Mit dieser neuen Sicherheitslücke kommt aber auch eine neue Verschlüsselungsmethode daher. Die Quantenverschlüsselung ist noch um einiges sicherer und bietet damit hohen Schutz für die Daten. Denn ein Lösen dieser Verschlüsselung ist selbst mit einem normalen Superrechner nicht oder nur in einem Zeitraum von Jahrhunderten möglich. Damit könnten Quantencomputer die Sicherheitslücke, welche sie einher bringen, direkt wieder schließen.
Im Moment lohnt sich ein Quantencomputer nicht, er arbeitet mit nur 72 Qubits und damit ist er noch nicht stärker als ein normaler Superrechner. Die Entwicklung geht aber nun immer schneller voran und man wird den Punkt erreichen, an den Quantencomputer die momentanen Hochleistungsrechner ablösen. Googles neuer Chip ist der erste, welcher die davor gesetzte Grenze von 50 Qubits überschreitet. Damit zeigt Alphabet (Mutterkonzern von Google), dass man nicht zu schnell angebliche Schranken aufzeigen soll, wenn sie doch recht leicht zu durchbrechen sind.
Der Quantencomputer für zu Hause scheint für den ein oder anderen Virtual-Reality-Fan nun der Traum zu sein. Doch es bleibt eher unwahrscheinlich, dass es den Quantencomputer auch von etablierten PC-Herstellern für zu Hause zu sehen geben wird. Es handelt sich um die Weiterentwicklung von Rechnern für Einrichtungen, welche enorme Leistung benötigen. Deswegen sind auch Unternehmen wie die NASA zunehmend interessiert an einem Quantencomputer.
Abschließend gilt es anzumerken, dass uns der futuristische PC aus der Quantenwelt viel Fortschritt, aber auch einige Gefahren bringen wird. Technologischer Fortschritt ist immer etwas Interessantes, nur sollte man nie aus den Augen verlieren, welche Möglichkeiten solche Geräte auch dem Militär oder ähnlichen Institutionen bieten können. Für den Heimnutzer bleibt lediglich zu hoffen, dass er auch etwas davon mitbekommt und Vorteile spürt. Doch ist so früh nicht damit zu rechnen, da man sich ja erst in den ersten Entwicklungsphasen befindet.
„Doch es bleibt eher unwahrscheinlich, dass es den Quantencomputer auch von etablierten PC-Herstellern für zu Hause zu sehen geben wird.“ Diese Aussage halte ich für Unsinn. Genau wie Bill Gates 1981: „Mehr als 640 Kilobyte Speicher werden Sie niemals benötigen.“
Wahrscheinlicher ist wohl daß diese Prozessoren in der Zukunft Einzug in unsere mobilen Geräte halten.
Stimmt natürlich, in einigen Jahren wird man uns sowieso noch auslachen, wie wir mit solchen Rechnern und Medien von heute „überlebt“ haben 😉
Heyho, dein Einwand stimmt natürlich. Meine Aussage im Artikel bezog sich aber auf die nähere Zukunft und da halte ich es für eher unwahrscheinlich. Spekulationen gibt es aber schon bzgl. Cloudservice mit Quantencomputern.
Die Technik und Physik hinter einem solchen Chip ist noch zu wacklig und unerfahren um sie in Consumer Electronics zu nutzen. Wie das dann in 30 Jahren aussieht, das weiß man nicht, aber vielleicht können wir uns da schon auf etwas freuen. ^^