Die Quantenrechner kommen

Sie lösen in wenigen Sekunden, wofür ein Supercomputer heute 21 Mrd. Jahre braucht – und ihr Durchbruch steht vor der Tür.

Werden unser Leben grundlegend verändern: Teil eines Quantencomputers. Bild: Twitter / Arnab

Werden unser Leben grundlegend verändern: Teil eines Quantencomputers. Bild: Twitter / Arnab

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Nach heutigen Massstäben ist ein 2048-bit-SSL-Code vergleichsweise sicher. So würde ein Computer 6 Billionen. Jahre brauchen, um diese Verschlüsselung zu knacken. Ein Supercomputer, also ein sehr schneller Rechner, benötigt immer noch 21 Milliarden Jahre, also das anderthalbfache Alter unseres Universums. Was aber, wenn eine neue Technologie um die Ecke kommt? «Für einen solchen Code braucht ein Quantencomputer nur ein paar Sekunden», erklärte Joseph Reger, einer der Technikvordenker von Fujitsu, diese Woche auf einer Veranstaltung des Münchner Kreises.

Lange Zeit waren Quantencomputer Science Fiction. Die Geräte arbeiten grundlegend anders als herkömmliche Rechner. Sie eignen sich daher für Aufgaben, bei denen traditionelle Computer ihre Schwächen offenbaren: für künstliche Intelligenz etwa, die Entwicklung von Medikamenten, die Verkehrsflusssteuerung oder auch die Optimierung von Portfolios. Neben Forschern und Start-ups arbeiten auch die Grossen der IT-Branche am Thema. Zeit, dass das Thema auf die Agenda von Investoren rückt. «Das ist das grosse Ding für die nächsten zehn Jahre», sagt Fujitsu-Mann Reger.

Eine wundersame Münze

Um die Quantum-Technologie zu erklären, greifen Experten auf das Beispiel eines Münzwurfs zurück. Wenn die Münze geworfen wird, kann sie Zahl oder Kopf anzeigen – in der traditionellen Chiptechnik also entweder eine Null oder eine Eins, übersetzt «Strom an» oder «Strom aus». So funktionieren Computer heute. Bei der Quantum-Technologie ist statt von Bits die Rede von QuBits. Im übertragenen Sinne kann die Quantum-Münze dann nicht mehr nur zwei Zustände zeigen – sondern auch Zwischenstadien.

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Die Münze fällt also sowohl auf die Seite mit dem Kopf als auch auf die mit der Zahl. Sie kann theoretisch sogar noch weitere Zustände darstellen. Schwer vorstellbar? Kein Thema. «Ich denke, man kann sagen, niemand versteht die Quantenmechanik», sagt Richard Feynman.

Und der ist niemand Geringerer als Nobelpreisträger des Jahres 1965. Der US-amerikanische Physiker hat die Auszeichnung für seine Beiträge zum Verständnis der Quantenelektrodynamik erhalten. Im Jahr 1982 schon argumentierte er erstmals, dass es eines Tages Quantencomputer geben werde. US-Professor und Quantum-Experte Jonathan Dowling berichtet, dass er zwei Jahrzehnte später ein Buch zum Thema geschrieben habe – und dafür noch ausgelacht worden sei.

Video: So funktioniert ein Quantencomputer

Eine IBM-Forscherin erklärt die Funktionsweise der Rechner auf fünf Komplexitätsstufen. Video: YouTube / WIRED

Damals, 2003, war die Rede, in einem halben Jahrhundert könne es die ersten Quantencomputer geben. Heute gehen die Schätzungen davon aus, dass die Technologie schon in einem Jahrzehnt oder weniger einsatzbereit ist. Weit vorne würden derzeit die Chinesen liegen, erklärt Dowling. Im Jahr 2015, so Zahlen, die er vorlegte, haben die Chinesen 240 Millionen Franken für die Forschung und Entwicklung von Quantenrechnern ausgegeben. Kürzlich haben sie den ersten Satelliten ins All geschossen, der eine über Quantum-Technologie abgesicherte Kommunikation ermöglicht – mit herkömmlichen Hacker-Methoden nicht zu knacken.

Computer der Zukunft: Ein Quantenrechner an der CeBIT in Hanover. Bild: Keystone / Focke Strangmann

Die Vereinigten Staaten und Europa liegen hier zurück. Dabei haben die USA im selben Jahr 390 Millionen Franken für Quantum-Technologie ausgegeben, Deutschland 130 Millionen, die Schweiz 72 Millionen. Vonseiten der Europäischen Kommission gibt es die Zusage, die Investitionen in die Zukunftstechnologie deutlich auszuweiten, berichtete Tommaso Calarco, Professor am Institut für komplexe Quantensysteme in Ulm. Der Alte Kontinent will eine Milliarde Euro an Forschungs- und Fördergeldern geben.

Modern wie Röhrenrechner

Noch vergleichen Experten das Niveau des Entwicklungsstands mit dem des Röhrencomputers in den Vierzigerjahren des vergangenen Jahrtausends. Es gibt noch viele Probleme, etwa beim fehlerfreien Auslesen der Quanten oder beim Betrieb der Rechner, die derzeit am besten bei Temperaturen von mehreren hundert Grad unter null laufen. Doch es zeigen sich erste Erfolge. Und es steht fest, dass Quantencomputer in vielen Bereichen vorne liegen, in denen traditionelle Rechner schwächeln, zum Beispiel bei der Auswertung riesiger Informationsmengen.

Kein Wunder, mischen auch die grossen IT-Unternehmen mit. Die Motive sind dabei ganz verschieden: Intel könnte das wichtigste Geschäftsfeld wegbrechen, das der traditionellen Computerprozessoren, Alphabet-Tochter Google setzt die Technik im eigenen Informationsdschungel ein, Microsoft und IBM wollen auch hier ihre Cloud-Stärken ausspielen.

(Finanz und Wirtschaft)

Erstellt: 10.07.2018, 19:23 Uhr

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