Google und NASA präsentieren ihren ersten Quantenrechner

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Google (Grafik: Google)

Zum Einsatz kommt dabei ein System von D-Wave. Gegenwärtig setzt Google es für die Erforschung neuer Optimierungsmethoden zur Problemlösung ein. Tests haben ergeben, dass der Quantencomputer die Rechenleistung eines Single-Core-Rechners um den Faktor 10 hoch 8 überbietet.

Google und die US-Raumfahrtbehörde NASA haben ihre Entwicklungen im Bereich Quantencomputing präsentiert. Aktuell arbeiten sie mit einem von Googles Quantum AI Lab gekauften Quantencomputer von D-Wave, der Google zufolge einen 1000-Qubit-Prozessor verwendet. Erklärtes Ziel ist es, die Forschung in den Bereichen maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz voranzutreiben.

Google (Grafik: Google)

Anders als die heute verwendeten Digitalrechner arbeiten Quantencomputer nach den Gesetzen der Quantenmechanik statt auf Grundlage der Gesetze der klassischen Physik und Informatik. Wichtigster Unterschied ist, dass ein Quanten-Bit (Qubit) nicht nur die Zustände “0” und “1” kennt, sondern auch beliebige Überlagerungszustände von 0 und 1 zulässt.

Eine von Google derzeit erforschte Technologie ist das Quantum Annealing (Quanten-Abkühlung). Hartmut Neven, Director of Engineering und Chef des Quantum AI Lab, beschreibt es als eine Weiterentwicklung des Simulated Annealing (simulierte Abkühlung), was wiederum ein heuristisches Optimierungsverfahren ist, das bei Optimierungsproblemen genutzt werden kann.

“Wir haben herausgefunden, dass Quantum Annealing bei Problemstellungen mit fast 1000 binären Variablen das klassische Gegenstück Simulated Annealing deutlich übertrifft”, schreibt Neven in einem Blogbeitrag. “Es ist mehr als 10 hoch 8 mal schneller als Simulated Annealing, das auf einem Prozessorkern ausgeführt wird.”

Laut Neven sind Quantencomputer jedoch noch weit von der Marktreife entfernt. “Auch wenn die Ergebnisse faszinierend sind, liegt noch viel Arbeit vor uns, bis Optimierungen per Quantencomputing eine anwendbare Technologie sind. Das Design der nächsten Annealer-Generation muss die Einbeziehung von Problemen mit praktischer Relevanz ermöglichen”, so Neven weiter.

Eine Hürde besteht darin, Probleme so zu formulieren, dass ein Computer in der Lage ist, sie zu lösen. “Wir müssen die Eingabe in die Maschine vereinfachen”, erläuterte Neven im Gespräch mit Bloomberg. Google hat zu diesem Zweck ein Hardware-Team zusammengestellt, das neue Quanten-Prozessoren und Supraleiter entwickeln soll.

Quantencomputer können nach Angaben von Neven insbesondere für die Lösung von Aufgaben verwendet werden, für die konventionelle Computer weniger gut geeignet sind. Ihm zufolge ist ein Beispiel die Ermittlung des tiefsten Punktes einer Landschaft mit Hügeln und Tälern. Quantencomputing solle hierbei nicht die gesamte Oberfläche nach dem tiefsten Punkt absuchen, sondern für die Lösung nur einen “kurzen Blick durch einen Tunnel werfen”.

[mit Material von Stefan Beiersmann, ZDNet.de]

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