Komplexe Probleme

IBM meldet Durchbruch bei Quantencomputern

(Bild: IBM Research)

IBM meldet, einen Durchbruch bei der Entwicklung von Quantencomputern erreicht zu haben. Diese sollen die Rechenkraft aller heutigen PCs in den Schatten stellen, doch bisher fehlen die dafür nötigen Bauteile. Forschern bei IBM ist es nach Angaben der Firma nun gelungen, die Leistung ebensolcher Bauteile so stark zu verbessern, dass die Entwicklung von Quantencomputern beginnen könne. IBM will die Details bei einer Physik-Konferenz in Boston vorstellen.

Herkömmliche Computerchips können nur zwei Zustände haben - 0 oder 1, Strom oder kein Strom. Chips in Quantencomputern hingegen sollen mehrere verschiedene Zustände gleichzeitig einnehmen - und so Milliarden Rechenoperationen gleichzeitig ausführen.

Bisher existieren Quantencomputer nur als theoretisches Konzept, noch fehlen die passenden physikalischen Bausteine. Schließlich müssen sich diese sehr schnell umschalten lassen, aber quantenphysikalische Zustände auch so lange konservieren, dass Rechnungen durchgeführt werden können. Noch behalten Qubits, die kleinsten Informationseinheiten im Quanten-PC - ähnlich einem Bit im klassischen Rechner -, ihre Zustände nur für kurze Zeit. Sie können etwa schon durch feinste Stromschwankungen durcheinandergebracht werden, was zuverlässige Rechnungen unmöglich macht. Diese Fragilität und Instabilität bereitet den Forschern Probleme.

Durchbruch bei IBM
Bei IBM Research sollen nun wichtige Durchbrüche gelungen sein. Einerseits sei die Integrität, also die Dauer, über die ein Qubit seine Zustände behält, entscheidend verbessert worden. IBM baut auf dreidimensionale supraleitende Qubits (3D Qubit, im Bild), durch die der Quantenstatus im Vergleich zum bisherigen Maximum um das Zwei- bis Vierfache auf etwa 100 Mikrosekunden verlängert werden konnte. Durch diese Stabilität ist nun außerdem eine effektive Fehlerkorrektur möglich.

Quantenrechner in 15 Jahren Realität?
Damit rücke der tatsächliche Bau von Quantencomputern in greifbare Nähe, es gehe nicht mehr nur um ein rein pysikalisches Experiment, sind die Forscher bei IBM überzeugt. Man könne nun beginnen, entsprechende Systeme zu entwickeln. Bisher sei man davon ausgegangen, in 50 oder mehr Jahren werde der erste Quanten-PC gebaut, so ein IBM-Forscher gegenüber der "New York Times". Er glaubte nun, es werde sich um etwa 15 Jahre handeln.

Sekunden statt Milliarden Jahre für Rechnungen
Quantenrechner würde einen massiven Sprung nach vorn bei Ver- und Entschlüsselungstechniken, aber auch der Informationsverarbeitung und -suche in Datenbanken bedeuten. Berechnungen, die den schnellsten herkömmlichen PC über 13,7 Milliarden Jahre beschäftigen würden, könnte ein Quantencomputer in einem Tag oder sogar binnen Sekunden durchführen.