Innovation

Quantencomputer: Der Beginn der kommerziellen Quanten-Ära

Quantencomputer sollen es uns ermöglichen, die Welt mit neuen Augen zu sehen. Sie werden das Spektrum des Möglichen erweitern. Es ist Zeit, die zugrundeliegenden Mechanismen der bestehenden Informationstechnologie neu zu hinterfragen – und die Türen für die Computer der übernächsten Generation aufzustoßen.

Die Computer, die wir heute benutzen, sind seit Jahrzehnten die treibende Kraft der Welt. Denken wir an das Internet: eine Infrastruktur, die es geschafft hat, Informationen und Menschen auf der ganzen Welt miteinander zu verbinden. Oder nehmen wir das Smartphone: Wer hätte vor 15 Jahren gedacht, dass ein Gerät, welches all diese Informationen zugänglich macht, in unsere Hosentasche passt – ein echter Gamechanger. Jedoch gibt es viele Probleme, die klassische Computer heute noch nicht lösen können. Ein Beispiel ist das Koffeinmolekül: Dies ist so komplex, dass kein heute existierender Computer in der Lage ist, es zu modellieren oder seine detaillierte Struktur und Eigenschaften vollständig zu analysieren. Dies ist die Art von Herausforderung, die in Zukunft mit einem Quantencomputer bewältigt werden könnte. Denn diese Systeme sind prinzipiell in der Lage spezifische Probleme zu lösen, deren Lösung auf klassischen IT-Systeme aufgrund des exponentiell steigenden Ressourcenbedarfs nicht möglich ist.

Quantencomputer für Chemie, Supply Chain bis zu Machine-Learning
Schon heute wird der Nutzen von Quantencomputer-Technologie für die ersten und vielversprechendsten Anwendungsfelder untersucht, wie zum Beispiel Simulationen von quantenmechanischen Eigenschaften von Molekülen in der Chemie oder der Materialforschung. Auch in der Wirtschaft wird der Einsatz von Quantencomputern zur Optimierung von globalen Lieferketten und Logistikabläufen und in der Finanzbranche für die Entwicklung neuer Ansätze für die Analyse von Finanzinformationen und Risikobewertungen erforscht. Ebenso könnte die Erweiterung bestimmter Elemente der künstlichen Intelligenz wie beispielsweise Machine Learning potenziell von Quantencomputing-Technologie profitieren.

IBM Q Experience
IBM arbeitet seit 1981 intensiv am Thema Quantentechnologie, um Quantensysteme für Wirtschaft und Wissenschaft zur Verfügung zu stellen. 2016 machte das Unternehmen den weltweit ersten Quantencomputer in der Cloud für die Öffentlichkeit zugänglich. Die IBM Q Experience ermöglicht es jedem registrierten Nutzer, sich über die IBM Cloud mit einem Quantensystem mit 16 Quantenbits (Qubits) zu verbinden, mit den einzelnen Qubits Algorithmen und Experimente durchzuführen, und Tutorials und Simulationen auszuprobieren, um die Möglichkeiten der Quantentechnolgie zu erkunden.

Seit dem Start der Q Experience führten mehr als 75.000 Nutzer über 2.5 Millionen Experimente auf der Plattform durch. Wissenschaftler aus über 100 Ländern haben die Lernangebote genutzt und mehr als 35 wissenschaftliche Arbeiten und Artikel von Dritten wurden dazu bereits veröffentlicht. Darüber hinaus vergibt IBM Research zukünftig Preise an Professoren, Dozenten und Studenten, die die IBM Q Experience und QISKit, die zugehörige Quanten-Softwareentwicklungsumgebung, in ihren Lehrveranstaltungen sowie im Rahmen ihrer Forschungen nutzen.

IBM Q Network – Kooperation mit Wirtschaft und Forschung
IBM ist der festen Überzeugung, dass die Zusammenarbeit und Einbindung von Experten aus verschiedenen Industrien sowie von wissenschaftlichen Institutionen entscheidend für die Weiterentwicklung von IBM Q Systemen sein werden. Daher hat sich das Unternehmen kürzlich mit zwölf internationalen Top-Organisationen zum IBM Q Network zusammengeschlossen. Die Gründungsmitglieder gehören laut Fortune Global 500 zu den weltweit führenden Unternehmen, Wissenschaftsinstitutionen sowie nationalen Forschungslabors, unter ihnen beispielsweise JP Morgan Chase, Daimler AG und Samsung. Mithilfe der branchenspezifischen Expertise aus Industrie-, Forschungs- und Wissenschaftsinstitutionen sollen so die Forschung an Quantensystemen vorangetrieben und bisher nicht lösbare Probleme beispielsweise in der Finanz-, Automobil- oder Chemiebranche identifiziert und aktiv in Angriff genommen werden.

Erster 50-Qubit Prozessor getestet
Das Netzwerk bietet Unternehmen und wissenschaftlichen Institutionen mit entsprechendem Hintergrundwissen und Ressourcen einen cloudbasierten Zugang zu den skalierbaren und momentan modernsten universellen Quantencomputersystemen. Aktuell nutzt das Netzwerk ein IBM Q System mit 20 Qubits. IBM hat jedoch unlängst den ersten funktionierenden 50-Qubit-Prozessor-Prototyp gefertigt und getestet. Dieser soll voraussichtlich in der nächsten Generation der IBM Q Systeme verfügbar sein. In den nächsten Jahren wird sich die Quantentechnologie rasant weiterentwickeln und erste Anwendungen werden verfügbar werden. Das IBM Q Network ebnet damit den Weg für weitere Innovationen und startet die Ära der kommerziellen Quantencomputer.

Stefan Filipp und seine Kollegen geben am 23. Februar 2018 um 16 Uhr CET Einblick in ihr Labor im IBM Forschungszentrum in Zürich und erklären, wie sie die Qubits auf eine Temperatur herunterkühlen, die kälter ist als im Weltall.

Falls Sie selber einmal einen Quantencomputer programmieren wollen, dann können Sie das bei Quantumexperience tun.

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