Das Wettrüsten der Quantencomputer ist in vollem Gange. 2019 behauptete Google in einem Artikel im Fachmagazin Nature, ihr Quantenchip „Sycamore“ hätte eine bestimmte Rechenaufgabe in nur 200 Sekunden gelöst. Der beste Computer hätte für das Lösen dieser Aufgabe rund 10.000 Jahre benötigt, behauptete das Team des Google Quantum Al Lab seinerzeit. Nun hat ein Team chinesischer Wissenschaftler die besagte Aufgabe mit einem Standardcomputer innerhalb weniger Stunden gelöst.
War Google etwas zu überheblich?
Bei den Berechnungen ging es darum, komplexe Zufallszahlen zu errechnen. Im Quantencomputer entstand hierfür aus gekoppelten Qubits zunächst ein Schaltkreis. Für die Berechnungen ließ Google die Qubits (Quantenbits) zufällige Rechenoperationen durchführen, diese wurden so lange wiederholt, bis die Aufgabe gelöst war. Da Qubits in der Lage sind, zwischen den Zahlen 0 und 1 zu arbeiten, kann der Sycamorechip auch Parallelen darstellen.
Forscher zweifelten jedoch schnell an der Behauptung, dass ein Supercomputer für diese Berechnungen 10.000 Jahre gebraucht hätte. Auch der Mathematiker Greg Kuperberg äußert sich nun gegenüber den Behauptungen des Google Teams in einem Artikel der Science: „300 Fuß vom Gipfel entfernt zu sein, ist weniger aufregend, als zum Gipfel zu gelangen“. Hintergrund ist der Erfolg der chinesischen Forscher. Ihre Studie wird in den „Physical Review Letters“ publiziert, man kann sie allerdings bereits über ArXiv einsehen.
Die Wissenschaftler, die für die Lösung der Rechnung verantwortlich sind, haben die Aufgabe in einem dreidimensionalen Netzwerk dargestellt. Das sogenannte Tensor besteht aus 20 Schichten, wobei eine Schicht für je eine Rechenoption zuständig ist. Jede Schicht des Netzwerkes besteht aus 53 Punkten, ein Punkt soll dabei für einen Qubit stehen. Während der Ausführung wird jeder Tensor miteinander multipliziert.
Das Rennen der Quantencomputer ist im Gange
Die Berechnung dauerte 15 Stunden und fand auf 512 Grafikprozessoren statt. Die Aufgabe wurde nicht nur in relativ kurzer Zeit gelöst, sondern lieferte auch das richtige Ergebnis. Laut dem Team um dem den theoretischen Physiker Pan Zhang würde die Berechnung auf einem Supercomputer nur wenige Sekunden dauern, das wäre zehn Milliarden Mal schneller, als Google 2019 behauptete. „Ich denke, sie haben recht: Wenn sie Zugang zu einem ausreichend großen Supercomputer hätten, könnten sie die Aufgabe innerhalb von Sekunden simulieren“, kommentiert Scott Aaronson, Informatiker an der University of Texas in Austin die Ergebnisse.
Doch die Technologie im Quantencomputing schreitet weiter fort und das rasant. Ein Problem, vor dem jedoch alle Entwickler und Wissenschaftler stehen, ist ein praktisches. Die entstehenden Wechselwirkungen zwischen Qubits und ihren erzeugten Referenzen, erzeugen und löschen entstandene Ergebnisse. Deshalb entstehen einige Ergebnisse häufiger als andere, was den Wahrscheinlichkeitsfaktor negativ beeinflusst.
In einem sind sich alle Forscher einig: Es war zu erwarten, dass die Forschung und die Weiterentwicklung der Quantencomputer Fahrt aufnehmen würde. Der Quantenphysiker Dominik Hangleiter sagte in der Science: „Das Google-Experiment hat getan, was es tun sollte, nämlich dieses Rennen zu starten“.
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