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Laut IBM-Forschern beginnt das Quantencomputing sein Versprechen als entscheidendes wissenschaftliches Forschungsinstrument zu erfüllen, da der US-amerikanische Technologiekonzern versucht, die Befürchtungen zu zerstreuen, dass die Technologie die großen Hoffnungen nicht erfüllen wird.
Das Unternehmen werde am Montag zehn Projekte vorstellen, die auf die Leistungsfähigkeit der Quantenberechnung in Verbindung mit etablierten Techniken wie konventionellem Supercomputing hinweisen, sagte Forschungsleiter Dario Gil.
„Zum ersten Mal verfügen wir jetzt über Systeme, die groß genug und leistungsfähig genug sind, damit man damit nützliche technische und wissenschaftliche Arbeiten durchführen kann“, sagte Gil in einem Interview.
Die am Montag präsentierten Papiere sind die Arbeit von IBM und Partnern, darunter dem Los Alamos National Laboratory, der University of California, Berkeley und der University of Tokyo. Sie konzentrieren sich hauptsächlich auf Bereiche wie die Simulation der Quantenphysik und die Lösung von Problemen in der Chemie und den Materialwissenschaften.
Die Erwartung, dass Quantensysteme inzwischen kommerziell genutzt werden könnten, löste in den letzten Jahren eine Welle von Finanzierungen für die Technologie aus. Aber Anzeichen dafür, dass geschäftliche Anwendungen in weiter Ferne liegen als erwartet, haben zu Warnungen vor einem möglichen „Quantenwinter“ mit schwindendem Anlegervertrauen und schwindender finanzieller Unterstützung geführt.
Die Ankündigungen von IBM deuten darauf hin, dass sich die Hauptanwendungen der Technologie noch nicht vollständig auf das breite Spektrum kommerzialisierbarer Computeraufgaben ausgeweitet haben, die sich viele in diesem Bereich wünschen.
„Es wird eine Weile dauern, bis wir vom wissenschaftlichen Wert zum, sagen wir mal, geschäftlichen Wert übergehen“, sagte Jay Gambetta, IBMs Vizepräsident für Quantentechnologie. „Aber meiner Meinung nach wird der Unterschied zwischen Forschung und Kommerzialisierung immer enger.“
Die IBM-Forscher sagten, die jüngsten Fortschritte hätten ihr Vertrauen in das langfristige Potenzial des Quantencomputings gestärkt, obwohl sie keine Vorhersage darüber machten, wann es in den kommerziellen Mainstream gelangen würde. Stattdessen haben sie einen 10-Jahres-Zeitplan für die Entwicklung weitaus leistungsfähigerer, „fehlerkorrigierter“ Systeme festgelegt.
Quantencomputing nutzt Eigenschaften subatomarer Teilchen, die es ihnen ermöglichen, sich gleichzeitig in vielen verschiedenen Zuständen zu befinden. Dies ermöglicht es Quantenmaschinen, eine große Anzahl von Berechnungen gleichzeitig durchzuführen – und möglicherweise Probleme zu lösen, die über die Möglichkeiten herkömmlicher Computer hinausgehen. Doch die Qubits, auf denen die Systeme basieren, sind instabil und behalten ihre Quantenzustände nur für sehr kurze Zeiträume bei, was zu Fehlern oder „Rauschen“ in den Berechnungen führt.
IBM sagte, die neuen wissenschaftlichen Anwendungen seiner Systeme markierten das Ende der ersten experimentellen Entwicklungsphase der letzten sieben Jahre. Dazu gehörte es, genügend Qubits miteinander zu verknüpfen, um Berechnungen durchzuführen, herauszufinden, wie man die Qubits so weit kontrollieren kann, dass praktische Messungen ihrer Zustände durchgeführt werden können, und die ersten Algorithmen zu entwickeln.
Quantencomputer eignen sich theoretisch gut zur Modellierung des subatomaren Verhaltens von Substanzen. Dies deutet auf mögliche Einsatzmöglichkeiten bei der Suche nach neuartigen Materialien, der Lösung von Energieproblemen und der Entdeckung neuer Arzneimittel hin.
Laut IBM versuchten die Forscher auch, Quantensysteme zu nutzen, um Korrelationen in großen Datenmengen zu finden und sogenannte Optimierungsprobleme anzugehen, die zur Verbesserung von Geschäftsprozessen beitragen könnten.
Trotz der mangelnden Fortschritte bei der kommerziellen Nutzung der Technologie sagte Gil, dass Unternehmen, die die Quantensysteme von IBM im Rahmen ihrer Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten nutzen, weiterhin „rund um die Zyklen“ investieren.
„Wir sehen weiterhin eine sehr gesunde industrielle Basis, die in die Technologie investiert.“