US-Firma produziert ersten Quantencomputer der Welt

Im Hintergrund sieht man den D-Wave-Two, einen 512-QuBit-Quantencomputer. Das Modell wurde auch von Google erworben. Das Unternehmen erhofft sich dadurch Durchbrüche auf dem Feld des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz. (Flickr/jurvetson)

Quantencomputer könnten die nächste große technologische Revolution auslösen. Doch bislang galt ihre Herstellung als nahe zu unmöglich. Das hat vor allem mit der Instabilität der Quanten zu tun, aus denen der Computer besteht. Die amerikanische Firma D-Wave Systems hat angeblich den ersten Quantencomputer der Welt zur Marktreife gebracht und verkauft. Abnehmer sollen unter anderem Google, die NASA und Lockheed Martin sein. Führende Wissenschaftler auf dem Gebiet zweifeln jedoch an der Echtheit der Technologie. Um tatsächlich zu verifizieren, ob es sich um einen Quantencomputer handelt, wurde nun eine neue Methode erarbeitet.

Um zu verdeutlichen, wie ein Quantencomputer funktioniert, hilft das berühmte Gedankenexperiment des österreichischen Physikers Erwin Schrödinger: Man stelle sich eine Kiste vor, in der sich eine Katze befindet. Aus dieser Kiste dringt keinerlei Information nach außen, die den Inhalt verraten könnte. Wenn man die Kiste öffnet, löst man zeitgleich einen Mechanismus aus, der nach dem Zufallsprinzip funktioniert. Dieser Mechanismus wiederum gibt entweder eine tödliche Dosis Gift ins Innere der Kiste ab, noch bevor man Deckel geöffnet hat und tötet „Schrödingers Katze“. Oder aber es passiert nichts und die Katze überlebt. Bevor man den Deckel aufgemacht und nachgesehen hat, so Schrödinger, sei die Katze sowohl lebendig als auch tot zugleich. Sie habe beide Zustände inne und nehme einen davon erst an, wenn ein Beobachter den Inhalt der Kiste betrachtet.

Ähnlich verhalten sich Quanten. Konventionelle Computer arbeiten mit Atomen, die entweder den Zustand Eins oder den Zustand Null annehmen können. Quanten (bzw. QuBits) können dagegen beide Zustände gleichzeitig annehmen, also Eins und Null. Dadurch erhöht sich ihre Rechenleistung exponentiell. Allerdings sind QuBits sehr instabil und zerfallen zu schnell, als das man sie zum Lösen von komplexen Aufgaben nutzen könnte, so die Meinung vieler Wissenschaftler.

Die amerikanische Firma D-Wave Systems behauptet seit einiger Zeit, erfolgreich einen 512-QuBit-Computer hergestellt zu haben. Der wissenschaftliche Leiter der Firma, Eric Ladizinsky, ist kein Unbekannter in dem Bereich. Er arbeitete u. a. für Northrop Grumann, eines der führenden US-Rüstungsunternehmen. Des Weiteren leitete er ein Multimillionen Dollar schweres Projekt im Bereich Quantum-Computing für die DARPA (Defense Advanced Research Project Agency), den wissenschaftlichen Arm des Pentagon.

D-Wave verkündete im Mai 2013, dass der neue 512-QuBit-Computer im Forschungszentrum Quantum Artificial Intelligence Lab Anwendung finden soll. Dieses Zentrum wird u. a. von der NASA und Google mitbetrieben. Google und Lockheed Martin haben zudem jeweils ein Exemplar für ihre eigene Forschungsabteilung erworben, wie das Magazin Wired im Juni berichtete. Der Quantencomputer soll zur Lösung von komplexen Problemen mit riesigen Datenmengen beitragen. Zudem erhoffen sich die Firmen Durchbrüche beim maschinellen Lernen und der Entwicklung von künstlicher Intelligenz.

Wissenschaftler zweifeln jedoch, ob es sich bei „D-Wave Two“ tatsächlich um einen Quantencomputer handelt. Das Problem dabei ist, dass sie nicht einfach „nachsehen“ können, um den inneren Zustand des Computers zu überprüfen. Analog zu „Schrödingers Katze“ nehmen die QuBits dann einen der beiden Zustände Eins oder Null an, sobald ein Beobachter die Prozesse verfolgt. Die Überprüfung des internen Zustands eines Quantencomputers sei wie die Überprüfung des unglaublich komplexen Zusammenspiels biochemischer Prozesse im Innern eines Menschen, meint der Physiker Umesh Vazirani von der University of California in Berkeley. Wenn man diesen Menschen danach frage, was gerade bei ihm passiere, würde dieser nur mit den Schultern zucken und sagen: „Nicht viel.“

Eine mögliche Lösung dieses Problems präsentierte ein Team von Wissenschaftlern um Vazirani im Fachmagazin Nature. Bei ihrer Untersuchung bedienen sich die Forscher dabei einer Taktik von Polizeiverhören aus TV-Krimiserien: Man befragt zwei Verdächtige getrennt voneinander und verstrickt sie in Widersprüche. Das bedeutet: Zwei Komponenten des Quantencomputers werden getrennt befragt und zur Lösung bestimmter Aufgaben herangezogen. Dadurch ist es den Wissenschaftlern möglich, den präzisen inneren Zustand des Computers darzustellen und zu verifizieren, ob es sich tatsächlich um einen Quantencomputer handelt.

Kritiker warnen immer wieder, dass eine solche Technologie in den Händen der Geheimdienste sehr gefährlich sein könnte. Quantencomputer könnten alle heutigen verschlüsselten Daten in Sekundenschnelle decodieren. Es gäbe dadurch keine Geheimnisse mehr, die bislang noch mit konventionellen Computern verschlüsselt werden können.

*** Für PR, Gefälligkeitsartikel oder politische Hofberichterstattung stehen die DWN nicht zur Verfügung. Daher bitten wir Sie, liebe Leserin und Leser, um Ihre Unterstützung! Hier können Sie sich für einen kostenlosen Gratismonat registrieren. Wenn dieser abgelaufen ist, erhalten Sie automatisch eine Nachricht und können dann das Abo auswählen, das am besten Ihren Bedürfnissen entspricht. Einen Überblick über die verfügbaren Abonnements bekommen Sie hier. ***