Durchbruch gelungen: China verkündet die Quantenüberlegenheit

Mit Quantencomputern werden enorm viele Hoffnungen verbunden. Bisher allerdings handelt es sich vor allem um theoretisches Potenzial. In der Praxis sind sie hingegen klassischen Supercomputern noch unterlegen. Forscher in aller Welt arbeiten daher fieberhaft daran, die sogenannte Quantenüberlegenheit zu erreichen. Damit ist der Moment gemeint, wenn ein Quantencomputer Aufgaben tatsächlich deutlich schneller löst als eine klassische Rechenmaschine. Wann genau dieses Ziel erreicht ist, ist allerdings auch eine Definitionsfrage. So verkündeten Forscher von Google, schon im Jahr 2019 einen Durchbruch. Experten von IBM waren allerdings skeptisch: Zum einen konnte der Quantencomputer nur eine einzige, speziell entworfene und nicht praxistaugliche Aufgabe lösen. Zum anderen wurden die Fähigkeiten von klassischen Computern deutlich untertrieben dargestellt, so der Vorwurf damals. Nun haben zwei chinesische Forscherteams ebenfalls Erfolge in Sachen Quantenüberlegenheit vermeldet. Besonders interessant daran: Sie setzen auf grundverschiedene Ansätze.

Die Anwendungen sind bisher rein theoretischer Natur

So entwickelten Forscher an der Wissenschaftlich Technischen Universität in Heifei einen supraleitenden Quantencomputer namens Zuchongzhi 2. Es handelt sich somit um die selbe Technologie, auf die auch Google und IBM setzen. Allerdings ist der Rechner der chinesischen Wissenschaftler deutlich leistungsfähiger: Er kommt auf eine Rechenleistung von 66 Qubits. Der Google-Quantencomputer Sycamore operiert hingegen mit lediglich 54 Qubits. Bei Qubits handelt es sich um die kleinste Recheneinheit bei Quantencomputern. Diese haben den Vorteil, dass sie nicht nur den Zustand 1 oder 0 annehmen können, sondern auch mehrere Zwischenzustände. Dadurch entsteht die enorme theoretische Leistungsfähigkeit. Der chinesische Quantencomputer kann daher Rechenoperationen durchführen, die eine Million Mal komplizierter sind als dies mit dem Sycamore von Google möglich ist. Für beide Rechner gilt aber immer noch: Die durchgeführten Berechnungen sind eher theoretischer Natur. Sinnvolle praktische Anwendungen gibt es hingegen noch nicht.

Photonische Quantencomputer lassen sich nun leichter kontrollieren

Parallel dazu wurde in China auch ein photonischer Quantencomputer namens Juizhang 2 entwickelt. Dieser arbeitet also mit Licht, wobei ein Photon einem Qubit entspricht. Der jetzt vorgestellte Quantencomputer operiert mit 113 Photonen. Bisher allerdings hatte dieser Ansatz einen entscheidenden Nachteil: Die so konstruierten Computer waren nicht programmierbar. Man konnte die Photonen also nicht gezielt kontrollieren. Dies erschwerte es naturgemäß, sinnvolle Anwendungsmöglichkeiten zu entwickeln. Die chinesischen Forscher berichten nun allerdings, dass sie hier ein Stück weit voran gekommen sind. Mithilfe von optischen Prozessoren ist es nun möglich, gezielte Änderungen in den Netzwerken vorzunehmen. Photonische Quantencomputer könnten so später einmal eine wichtige Rolle in der Kryptographie spielen. Bisher gilt aber auch hier noch: Es handelt sich um reine Grundlagenforschung. Ob der Zustand der Quantenüberlegenheit tatsächlich erreicht wurde, ist daher noch eine eher theoretische Überlegung.

Via: DW