Amazons Fortschritt in der Quantenforschung
Amazon ist das dritte große Technologieunternehmen innerhalb weniger Monate, das einen Durchbruch in der Quanteninformatik verkündet. Diese Technologie verspricht enorme Rechenleistung, hat jedoch mit technischen Herausforderungen zu kämpfen.
Das Unternehmen präsentierte Ocelot, einen Prototyp-Chip auf Basis der “Cat Qubit”-Technologie. Diese Methode ist nach dem berühmten Gedankenexperiment “Schrödingers Katze” benannt. Der Chip soll eines der größten Hindernisse in der Quanteninformatik lösen: die Fehlerkorrektur.
Amazon erklärt, dass dieser Fortschritt und andere aktuelle Entwicklungen dazu führen könnten, dass brauchbare Quantencomputer früher als erwartet einsatzbereit sein werden. Experten diskutieren jedoch, wie schnell diese Computer kommerziell nutzbar werden.
Oskar Painter vom Amazon Web Services (AWS) Center for Quantum Computing am California Institute of Technology berichtet, dass ein ehrgeiziges Ziel von zehn Jahren inzwischen realistischer erscheint. “Vor fünf Jahren hätte ich eher 20 bis 30 Jahre gesagt”, ergänzte er, “aber diese Zeitschätzung hat sich deutlich verkürzt.”
Langfristig möchte AWS Quantenrechner als Cloud-Dienst anbieten. Painter glaubt auch, dass Quantencomputer die weltweite Logistik von Amazons Einzelhandelsgeschäft optimieren könnten. “Selbst eine Verbesserung von einem Prozent kann enorme finanzielle Auswirkungen haben”, erklärte er. “Quantencomputer könnten dies effizienter und in Echtzeit ermöglichen.”
Was ist ein Cat Qubit?
Quantencomputer lösen Probleme, indem sie die merkwürdigen Eigenschaften von Materie und Energie auf kleinsten Skalen nutzen. Sie ersetzen klassische Computer nicht, könnten aber Probleme lösen, die selbst modernste Rechner nicht bewältigen. Dies könnte zu Entdeckungen führen, etwa in der Batterieforschung oder Medizin.
Allerdings sind Quantencomputer anfällig für Fehler. Sie reagieren empfindlich auf Umweltgeräusche wie Vibrationen, Wärme oder elektromagnetische Störungen von Handys und WLAN. Selbst kosmische Strahlung kann Fehler verursachen, die korrigiert werden müssen.
Cat Qubits sollen diese Fehlerresistenz in das Design der Qubits integrieren. Qubits sind die Grundbausteine von Quantencomputern, ähnlich den Bits in klassischen Computern. Ihr Name ehrt Erwin Schrödinger, dessen Gedankenexperiment von 1935 zentrale Ideen der Quantenphysik verdeutlicht.
Amazon erklärt, dass der neue Chip mit fünf Cat Qubits von insgesamt 14 Komponenten die Kosten der Fehlerkorrektur um bis zu 90 % senken könnte. Die Cat-Qubit-Technologie ist nicht exklusiv für Amazon. Das französische Unternehmen Alice & Bob hat Pionierarbeit auf diesem Gebiet geleistet und entwickelt die Technologie weiter.
Mazyar Mirrahimi, Forschungsdirektor am französischen Institut für Technologie-Innovation Inria, bezeichnet Ocelot als “wichtigen Schritt hin zu einer hardware-effizienten fehlertoleranten Quantenberechnung”.
Herausforderungen und Zukunftsaussichten
Amazon glaubt, dass dieser Chip den Weg zu leistungsstärkeren Quantenrechnern ebnen könnte. Forscher räumen jedoch ein, dass noch viele Hürden zu überwinden sind. Michael Cuthbert, Direktor des britischen National Quantum Computing Centre, begrüßt den Fortschritt von Amazon, betont aber, dass sich erst zeigen muss, wie sehr dies die Entwicklung beschleunigt.
“Fehlerkorrektur ist ein wesentlicher Schritt in der langfristigen Entwicklung der Quanteninformatik. Sie macht Quantencomputer erst zu einem praktischen Werkzeug für komplexe Probleme in Chemie, Materialwissenschaft, Medizin, Logistik und Energie”, erklärte er.
“Eine der Herausforderungen besteht darin, die Technologie effizient zu skalieren. Methoden zur Fehlerkorrektur ohne erhebliche Zusatzkosten bei Chipgröße, Energieverbrauch und Systemkomplexität sind besonders wichtig.”
Amazon-Forscher haben ihre Ergebnisse in einem Fachartikel in der wissenschaftlichen Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Wendepunkt in der Quantenentwicklung?
Amazon reiht sich neben Microsoft und Google ein, die ebenfalls experimentelle Quantenchips angekündigt haben. Doch sind diese Ankündigungen reines Marketing oder echte wissenschaftliche Fortschritte? Oder ist es Zufall, dass mehrere Unternehmen zur gleichen Zeit Ähnliches präsentieren?
Heather West, Forschungsleiterin der International Data Corporation, beobachtet die Quantenbranche genau. Sie wurde vor der Veröffentlichung von Amazon informiert und beschreibt deren Ergebnisse als “Fortschritt”, aber nicht als “Durchbruch”.
Alle drei Unternehmen konzentrieren sich darauf, Fehler zu reduzieren. Die Branche verlagert den Fokus von der Anzahl der Qubits hin zur praktischen Nutzbarkeit und Skalierbarkeit. “Dafür müssen wir die Fehlerkorrektur innerhalb der Quantencomputer lösen”, erklärte sie.
Painter stimmt zu, dass die Skalierung der aktuellen experimentellen Systeme eine große Herausforderung bleibt.
