Kolumne: Ihr wisst nicht, was ein Quantencomputer ist? Hier gibt es das Wichtigste zusammengefasst

Wer baut denn nun solche Quantencomputer und warum sind sie noch nicht überall im Einsatz?

Die Theorie zu den Qubits ist eine Sache. Eine ganz andere Frage ist, wie diese Qubits eigentlich erzeugt werden und wie ihre Vorteile tatsächlich genutzt werden können. Hierbei sind verschiedene Methoden denkbar. Es gibt also nicht „den einen“ Qubit, sondern verschiedene Forschungseinrichtungen arbeiten an unterschiedlichen Architekturen. Google und IBM arbeiten beispielsweise unabhängig voneinander an der Technologie der supraleitenden Streifenleitungsresonatoren. Wenn ihr das genauer verstehen wollt, checkt meinen LinkedIn-Account. Dort wird es demnächst eine Videoreihe zum Thema geben – für den Moment reicht das erstmal aus.

Und hey, keine Sorge, falls ihr gerade an Informations-Overkill leidet. Auch ich stoße an meine Grenzen, mir diese Dinge vorzustellen!

Wichtig um zu verstehen, warum es so schwer ist einen Quantencomputer zu bauen, ist das Problem der Bewegung: Haben Teilchen Energie, beginnen sie sich zu bewegen. Das erzeugt Wärme. Damit man die Teilchen nutzen und manipulieren kann, muss man sie ruhigstellen. Deshalb müssen Quantencomputer fast auf den absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden, -273,15 Grad wohlgemerkt!

Ich glaube, an diesem Punkt wird auch klar, warum man davon ausgehen kann, dass es keinen Quantencomputer als Smartphone geben wird und warum viele Expert*innen davon sprechen, dass Quantencomputer eher als Ergänzung zu normalen Supercomputern dienen werden. So sagt Gregor Pillen von IBM Deutschland in einem Interview mit mir: „Der Quantencomputer allein für sich ist nie eine Box, die ich mir kaufe, sondern immer eine Ergänzung“.

Der Sinn des Quantencomputers besteht nicht darin, das Laden von Netflix-Filmen zu beschleunigen, sondern dient der Lösung von Problemen, die so enorm viele mögliche Lösungen annehmen können, dass normale Computer mit ihrer aktuellen Rechenleistung scheitern oder sehr, sehr lange Zeit benötigen würden, um die Aufgabe zu lösen. Der Clou: Mit einem Quantencomputern bekommt man mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ein Ergebnis, das man dann mit „normaler Technik“ zurücktesten kann. Deshalb spricht Gregor auch vom Quantencomputer als Ergänzung.

In welchen Bereichen können Quantencomputer genutzt werden? 

„Probleme, die ich mit normaler Technologie nicht hinbekomme, weil sie abzählbar unendlich viele Möglichkeiten haben und damit unglaublich viel Zeit bedeuten – diese Probleme kann ich mit einem Quantenrechner simulieren“, sagt IBM Chef Gregor Pillen. Beispielsweise sollen Simulationen zu den Wechselwirkungen von Molekülen ermöglicht werden, was die Entwicklung von Medikamenten revolutionieren könnte.

Oft werden Quantencomputer auch in Zusammenhang mit der Auflösung von digitalen Verschlüsselungen gebracht. Geheimdienste und das Militär interessieren sich für Quantencomputer, da die von herkömmlichen Computern erstellten Verschlüsselungen mithilfe von Qubits binnen kürzester Zeit geknackt werden könnten. Anwendungsfälle, in denen die Quantentechnologie schon im Einsatz ist, ist beispielsweise in der Materialforschung, konkret der Batterieforschung, sagt Gregor. Auf dem Gebiet kooperiert IBM mit Daimler, verrät er mir.  

Und wer hat die Nase vorn?

Weltweit liefern sich Spitzenlabore und Firmen wie Google, IBM und Microsoft einen Wettstreit um die Entwicklung der Quantencomputer. Google gelang im Oktober 2019 etwas, das als Durchbuch bezeichnet wurde: Der Quantencomputer mit dem Sycamore-Prozessor – der übrigens aus 53 Qubits besteht – habe zum ersten Mal eine Aufgabe gelöst, an der normale Rechner scheitern oder 10.000 Jahre arbeiten würden. So behauptete das zumindest Google.

Allerdings war das nur die Lösung einer speziellen Rechenaufgabe und noch keine Möglichkeit, den Quantencomputer alltäglich zu nutzen. Das Wettrennen, um die Nutzbarmachung der Quantentechnologie, ist also noch nicht entschieden. Was wir zum Schluss festhalten können: Es kommt nicht nur auf die Anzahl der Qubits an, sondern vor allem auf die Qualität dieser und wie gut sie kontrolliert werden können. Das heißt, entscheidend für die Technologie ist das Ökosystem an Entwickler*innen, Wissenschaftler*innen, Algorithmen und mathematischen Modellen, die die Quantentechnologie erst nutzbar macht.