Einfach erklärt: Quantencomputing – was ist das?

Seit Jahren träumen Wissenschaftler davon, mittels Quantencomputern blitzschnell Aufgaben zu lösen, für die selbst aktuelle Supercomputer jahrelang kalkulieren müssten. Wie weit ist die Technologie, in welche Tech-Riesen wie IBM, Google und Microsoft massiv investieren?


Quantencomputing verspricht massiv beschleunigte Rechenvorgänge.
(Geschwindigkeit / Pixabay-Lizenz)

Aktuelle Tech-Trends wie Big Data, Cloud-Computing, Internet of Things oder Künstliche Intelligenz brauchen eine wachsende Rechenpower, um sich spürbar weiterentwickeln zu können.

Gängige Computer, wie wir sie heute kennen, stoßen dabei irgendwann an ihre Grenzen: Sie sind fest in den Gesetzen der klassischen Physik verankert, ihre kleinste Informationseinheit ist das "binary digit", kurz Bit (zu Deutsch "Binärziffer"). Es kennt nur zwei Zustände: 0 (aus) und 1 (an). Acht Bit sind ein Byte.

Quantencomputer arbeiten mit Quantenbits, kurz Qubits, welche die sogenannte Superposition ermöglichen: Qubits können neben den Zuständen 0 und 1 auch ­beide Zustände gleichzeitig annehmen, also 00, 01, 10 und 11. Heißt in der Praxis: Während gängige Computer nur sequenziell (nacheinander erfolgend) rechnen können, tun Quantenrechner dies parallel mit mehreren Kalkulationen gleichzeitig.

Im Alltag könnte ein Quantencomputer zum Beispiel logistische Prozesse optimal steuern oder das maschinelle Lernen entscheidend beschleunigen. Auch die Wettervorhersage würde profitieren: Die aktuell stärksten Supercomputer können meteorologisch nur wenige Tage vorhersagen und selbst das nur vage.

Quantencomputing 2019: der aktuelle Forschungsstand

50 Qubits sind mindestens nötig, damit ein Quantencomputer einen aktuellen physikalischen Supercomputer übertrifft. Tech-Unternehmen wie IBM oder Google wollen diese Marke bereits geknackt haben.

Problem: Es braucht Temperaturen von fast minus 300 Grad Celsius, um Qubits zumindest kurzzeitig kontrollieren zu können. Aufgrund dieser Instabilität erreichen die Systeme von IBM und Google aktuell nur Laufzeiten von wenigen Mikrosekunden.

Wohin geht die Quantencomputer-Reise?

Sollte sich das Quantencomputing etablieren, so gehen Experten davon aus, dass es dennoch weiterhin klassische physikalische Computer geben wird.

Für manche Experten bleibt aber fraglich, ob sich das Quantencomputing tatsächlich als eine dominante Technologie der Zukunft durchsetzen wird. Das massive Engagement solcher Tech-Riesen wie Google, Microsoft und IBM deutet aber auf eine Qubit-Erfolgsstory hin.

Abschließend eine schöne Erklärung des Quantencomputings im Video-Format:




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