Auf einen Blick
- Google stellt Quantenprozessor Willow vor, der Probleme der Fehlerkorrektur löst
- Der Chip übertrifft in Tests die Leistung klassischer Supercomputer massiv
- Anwendungen sollen 2025 folgen, ein vollwertiger Quantencomputer bleibt aber Zukunftsmusik
Google hat den Quantenprozessor Willow vorgestellt. Der Prozessor ist nur etwa so gross wie ein Täfelchen After-Eight-Schokolade und meistert komplexe Berechnungen in bisher unerreichter Geschwindigkeit.
Hartmut Neven, Gründer und Leiter von Google Quantum AI, erklärt während der Präsentation am Montag: «Willow knackt eine zentrale Herausforderung in der Quantenfehlerkorrektur, an der das Feld fast 30 Jahre lang arbeitete.»
So funktioniert ein Quantencomputer
Quantencomputer arbeiten fundamental anders als unsere heutigen Computer. Sie rechnen nicht mit Bits, die nur zwischen 1 und 0 schalten können, sondern mit Qubits. Diese können sich dank der sogenannten Superposition gleichzeitig in einer Überlagerung von 0 und 1 befinden. Durch die Quantenverschränkung sind die Zustände mehrerer Qubits miteinander verbunden, wodurch damit die Rechenleistung exponentiell mit der Anzahl der Qubits steigt.
Die Qubits von Willow halten laut Neven ihre Superpositionen fünfmal länger als das Vorgängermodell Sycamore. Der neue Chip verringert auch die Fehlerquote von Quantencomputern erheblich. Dies ebnet den Weg von der Theorie zur Praxis. Die Forschungsergebnisse hat Google im renommierten Fachmagazin «Nature» präsentiert.
Willow hat «unglaubliche» Leistung
Google bewies die Leistung des Chips mit dem Algorithmus Random Circuit Sampling (RCS). Dabei führt Willow zufällig ausgewählte Quantenoperationen aus. Selbst der aktuell schnellste Supercomputer Frontier bräuchte für dieselbe Aufgabe 10 Quadrillionen (1025) Jahre – eine Quadrillion hat 24 Nullen! Google schreibt: «Diese unglaubliche Zahl übersteigt alle in der Physik bekannten Zeitskalen und das Alter des Universums.»
Das Testverfahren führt aber auch zu Kritik. Sabine Wölk vom DLR-Institut für Quantentechnologien sagt bei heise.de: «Ich kenne keinen praktischen Nutzen von RCS.» Neven entgegnet, RCS diene nur dem Leistungsvergleich, nicht der praktischen Anwendung. Google hat sich zum Ziel gesetzt, im nächsten Jahr einen realen Anwendungsfall zu liefern, der für einen klassischen Computer unmöglich zu lösen wäre, sagte er. «Das ist jetzt in greifbare Nähe gerückt», erklärt Neven. Ein Quantencomputer, mit Millionen, fehlerkorrigierten Qubits, dürfte aber noch in weiter Ferne liegen.
Was bringt ein Quantencomputer?
Das Forscherteam äussert sich bisher vorsichtig zu Einsatzmöglichkeiten. Willow könnte einige Anwendungen in Chemie und Physik ermöglichen. Der IT-Gigant erwartet langfristig bedeutende Fortschritte, etwa bei der Entwicklung neuer Medikamente, dem Design von E-Auto-Batterien und in der Fusionsforschung.