Google enthüllt, wie sie Quantum Computer bauen

Nächster Halt: Quantenüberlegenheit

Quantum Computing: Es ist der Heiligegral in der Computerwelt, der es ermöglicht, herkömmliche Computer exponentiell zu übertreffen. Ein Quantencomputer mit nur 50 Qubits würde die derzeit leistungsfähigsten Supercomputer der Welt in den Schatten stellen. Die Grenzen des konventionellen Rechnens zu überschreiten, die sogenannte Quantenüberlegenheit, war ein schwieriger Weg. Jetzt haben ein Team von Physikern der University of California Santa Barbara (UCSB) und Google ein Proof-of-Prinzip für einen Quantencomputer demonstriert, das bedeutet, dass die Quantenüberlegenheit nur noch wenige Monate entfernt ist.

Quantenzustände sind schwer zu isolieren und aufrechtzuerhalten, so dass sich die praktische Aufgabe der Quantenverarbeitung von außen zu isolieren, als der Knackpunkt erwiesen hat, um die Quantenüberlegenheit außer Reichweite zu drängen. Um die Quantenüberlegenheit zu demonstrieren, muss ein Computersystem jedoch kein Allzweckquantendynamo sein, sondern nur eine Quantenfähigkeit aufweisen, die jenseits der Kapazität herkömmlicher Systeme liegt.

Ein Diagramm des mockup neun-qubit-Systems, das das Google-Team vorstellte, demonstriert den Beweis des Prinzips für das Erreichen der Quantenüberlegenheit.

Quantenüberlegenheit Chip

Bildnachweis: Google

Die Strategie von Google- und des UCSB-Teams läuft auf Qubits hinaus. Qubits unterscheiden sich von gewöhnlichen Bits (die kleinste Einheit der Daten in einem Computer), da sie in Superposition existieren können. Jedes gewöhnliche Bit kann entweder eine 1 oder eine 0 sein, aber ein Qubit kann gleichzeitig beides sein. Zwei gewöhnliche Bits haben 2² Potential-Positionen, aber wieder nur eine nach der anderen. Zwei Qubits haben das gleiche Potential auf einmal. Das Hinzufügen von Qubits erweitert das Potenzial exponentiell, so dass 50 Qubits 10.000.000.000.000.000.000 Zahlen repräsentieren. Das ist ein Betrag, den ein herkömmlicher Computer für die Speicherung eines Speichers auf der Petabyte-Skala benötigt.

Quantenüberlegenheit in Aktion

Der Plan des Teams ist also nicht, einen voll funktionsfähigen Quantencomputer zu schaffen, sondern ein System, das 49 Qubits in Superposition zuverlässig unterstützt. Wenn es das kann, so die Theorie, ist der Rest relativ einfach.

Ihr System besteht aus neun supraleitenden Qubits, die aus neun auf eine niedrige Temperatur gekühlten Metallschleifen bestehen, durch die Strom in beiden Richtungen gleichzeitig fließt. Sie konnten zeigen, dass die unterstützten Qubits 512 Zahlen auf einmal darstellten und dass die Ergebnisse zuverlässig waren, ohne dass es zu einer exponentiellen Erhöhung der Fehler kam.

Dies ist viel niedriger als die Anzahl der Qubits, die für die Deklaration der Überlegenheit benötigt werden, aber es ist ein vielversprechendes Ergebnis. Der nächste Schritt wird sein, einen 50qubit Chip zu kreieren und zu testen, ob sich seine Fehler mit dem überschaubaren Tempo des Neunqubit-Experiments erhöhen.

Wenn das Team Recht hat, können sie in wenigen Monaten die Quantenüberlegeneheit erlangen. Wenn sie das tun, werden die Bewerbungen erstaunlich sein. Wir können erwarten, dass das maschinelle Lernen exponentiell schneller abläuft und die künstliche Intelligenz viel schneller voranschreitet. Wenn es das tut, können wir die Singularität sehen, die sich lange vor den meisten vorhergesagten nähert.

Mit Quantencomputern wird die personalisierte Medizin Realität, indem sie die Funktion jedes Proteins im menschlichen Genom analysiert und ihre Interaktionen mit allen möglichen komplexen Molekülen sehr schnell modelliert. Wir werden sehen, wie simulationsbasierte Lösungen für den Klimawandel ans Tageslicht kommen und neue, von der Chemie gesteuerte Lösungen für die Kohlenstoffabscheidung finden. Wir werden wahrscheinlich gewaltige Fortschritte in der Materialwissenschaft und -technik erleben, die es uns ermöglichen, bessere Magnete, bessere Supraleiter und Batterien mit viel höherer Energiedichte herzustellen. Und wir werden mit Sicherheit weitere technologische Fortschritte durch die Biomimetik erleben, wenn wir mehr Einblicke in natürliche Prozesse wie die Photosynthese gewinnen.

Mit anderen Worten: Die Vorstellung, dass die Quantenüberlegeneheit alles verändern wird, ist nicht nur ein Hype.

Quellen: New on MIT Technology Reviewarxiv.org

Veröffentlicht in Roboter & Maschinen.

Sammy Zimmermanns

Hallo, ich schreibe hier im Blog.