Google hat offenbar den ersten Quantencomputer der Welt entwickelt, dessen Rechenleistung die der besten herkömmlichen Supercomputer weit übertrifft. In einem Papier behaupten die Google-Forscher, dass ihr Prozessor in der Lage war, eine Berechnung in drei Minuten und 20 Sekunden durchzuführen, für die der beste herkömmliche Computer, bekannt als Summit, etwa 10.000 Jahre benötigen würde.
Das Papier, das der Financial Times vorliegt, war kürzlich auf der Nasa-Website veröffentlicht worden, dann aber nach kurzer Zeit wieder entfernt worden. Die Google-Forscher behaupten darin, die "Quanten-Vormacht" (quantum supremacy) erreicht zu haben. Mit diesem Ausdruck weisen sie darauf hin, dass ihr Quantencomputer herkömmlichen Rechnern überlegen ist.
Diese "experimentelle Herstellung der Quanten-Vormacht" bei einer Rechenaufgabe sei ein weiterer Schritt zum lang erwarteten Paradigmenwechsel in der Rechenwelt. "Nach unserem Wissen ist dieses Experiment die erste Berechnung, die nur auf einem Quantenprozessor durchgeführt werden kann", so die Forscher.
Zwar könne das System nur eine einzige, hochtechnische Berechnung durchführen, und der Einsatz von Quantenmaschinen zur Lösung praktischer Probleme sei noch Jahre entfernt. Doch ihre Ergebnisse seien dennoch "ein Meilenstein auf dem Weg zum Quanten-Computing im großen Stil". Die Google-Forscher erwarten, dass die Leistung der Quantenmaschinen sich Jahr für Jahr verdoppeln wird, verglichen mit dem geringeren exponentiellen Fortschritt nach dem Mooreschen Gesetz bei Siliziumchips.
Wenn die Rechenleistung der Quantencomputer tatsächlich in diesem Tempo zulegt und sie stabil einsetzbar werden, dann könnte zum Beispiel die Kryptowährung Bitcoin, deren Transaktionen durch eine 256-Bit-Verschlüsselung geschützt werden, bereits im Jahr 2022 obsolet werden. Zudem würde Google in der Lage sein, bis zum Jahr 2024 sämtliche heute üblichen militärischen Verschlüsselungen zu knacken.
Es gibt zwar Prototypen so genannter Quantencomputer, die von Unternehmen wie IBM bis hin zu Start-ups wie Rigetti Computing entwickelt worden sind. Doch diese können nur die gleichen Aufgaben erfüllen wie klassische Computer, wenn auch schneller. Doch in Zukunft sollen Quantencomputer Eigenschaften nutzen, die über die Grenzen der klassischen Physik hinausgehen, um exponentielle Gewinne an Rechenleistung zu erzielen.
Laut einem Bericht der Boston Consulting Group vom November 2018 könnten Quantencomputer "die Spielregeln in Bereichen wie Kryptographie und Chemie (und damit Materialwissenschaften, Landwirtschaft und Pharmazie) ändern, ganz zu schweigen von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen... Logistik, Fertigung, Finanzen und Energie".
Im Gegensatz zu den grundlegenden binären Elementen klassischer Computer oder Bits, die entweder Nullen oder Einsen darstellen, können Quantenbits oder Qubits beide Zustände gleichzeitig darstellen. Durch das Aneinanderreihen von Qubits steigt die Anzahl der Zustände, die sie repräsentieren könnten, exponentiell an, so dass Millionen von Möglichkeiten sofort berechnet werden können.
Einige Forscher haben gewarnt, zu hohe Erwartungen in die "Quanten-Vormacht" zu setzen, die ihrer Ansicht nach nicht darauf hindeutet, dass Quantenmaschinen traditionelle Computer in naher Zukunft überholen und eine Revolution in der Computertechnik bringen werden.
Im Jahr 2014 hatte ein Google-Team unter der Leitung von John Martinis, einem Experimentalphysiker der University of California, Santa Barbara, zunächst prognostiziert, dass es die Quantensouveränität bis Ende 2017 erreichen würde. Aber das System, das es entwickelte und das 72 Qubits miteinander verband, erwies sich als zu schwierig zu kontrollieren. Es wurde überarbeitet, um ein 53-Qubit-Design mit dem Codenamen Sycamore zu erstellen.
