Quantencomputer sind die Zukunft

By | 3 minute read | May 25, 2021

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Quantencomputer werden in Zukunft mehr und mehr an Bedeutung gewinnen: Weltweit werden enorme Summe für die Forschung und Entwicklung der Zukunftstechnologie zur Verfügung gestellt. Auch Deutschland kann vom Quantum Computing profitieren. Ursprünglich als Idee von den beiden IBM-Forschern Rolf Landauer und Charlie Bennet formuliert, hat sich Quantum Computing von einem Gedankenspiel in den 1960er und 70er Jahren weit entwickelt. Die ersten fragilen Qubits kamen Ende der Achtziger zum Einsatz. Sie sind das Herzstück des Quantencomputers: Können Bits in einem gewöhnlichen Computer nur die Werte 0 und 1 annehmen, sind Qubits kohärent, das heißt, sie sind einem Zwischenzustand, bis sie sich für einen Wert entscheiden. Dadurch können Quantencomputer wesentlich komplexere Rechnungen durchführen, als es gewöhnlichen Computern möglich ist. Seitdem wurde die Technologie kontinuierlich verbessert, bis 2017 klar wurde, dass die Zusammenführung von Entwicklern und Nutzern in Kollaborationsplattformen den Durchbruch bringen wird.

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Wie funktioniert ein Quantencomputer?

Die Zukunft der Quantencomputer

Ursprünglich sollten mit Quantencomputern physikalische Prozesse auf atomarer Ebene simuliert werden. Quantencomputer stellen heute und auch in Zukunft Materialsimulationen in den Fokus: bei der Batteriechemie, der Verbesserung der Energie-Effizienz von Herstellungsprozessen und der Molekularforschung in der Pharmabranche. Zudem können bestimmte Arten von mathematischen Problemen in Quantenäquivalente übersetzt werden. Dies führte zur Entwicklung einer Reihe von Algorithmen im Bereich Optimierung und Machine Learning. Außerdem ist es möglich, Probleme aus der mathematischen Netzwerkanalyse in Quanten-Äquivalente zu übersetzen. In Zukunft kann ein Quantencomputer also überall dort, wo solche Probleme in mathematische Modelle überführt werden können, Auswirkungen haben: in der Finanzbranche, dem Handel, der Logistik, Chemie, Pharma, bei Versicherungen, im Maschinenbau oder in der Produktion.

Rasante Entwicklung

Wird sich die Industrie schlagartig verändern, wenn es einen zuverlässig arbeitenden Universal-Quantencomputer gibt? Vermutlich nicht. Vielmehr werden wir einen stufenweisen Prozess erleben: eine immer höhere Zahl der simulierbaren Qubits, das Erreichen der 1.000-Qubits-Barriere, Systeme mit einem Quantum Volume, das um den Faktor 1.000 höher ist als heute und eine fast perfekt arbeitende Fehlerkorrektur werden in den nächsten Jahren zunehmend komplexe Aufgaben in Wirtschaft und Wissenschaft mit Quantencomputern überhaupt erst lösbar machen.
Die Entwicklung des Quanten Computing ist noch lange nicht abgeschlossen: Die Qualität der Qubits, wie die Kohärenzzeiten verbessert werden können und neue, performante Algorithmen sind aktuell dringende Aufgaben der Entwickler. Aus deutscher Sicht gilt es, die Technologie und Methode im Kontext der eigenen Wertschöpfung zu verstehen. Quantencomputer sind die Zukunft und es wäre ein Fehler, den Einstieg zu verschlafen. Deutschland darf das Feld dieses Mal nicht wieder den anderen überlassen.