Science Today: Quantenüberlegenheit (noch nicht ganz) erreicht

2. November 2019 | Marco Miranda

«Our Sycamore processor takes about 200 seconds to sample one instance of a quantum circuit a million times—our benchmarks currently indicate that the equivalent task for a state-of-the-art classical supercomputer would take approximately 10,000 years….»

Nun ist es offiziell: Forscher von Google haben in einem beim Fachmagazin «Nature» veröffentlichten Paper die Überlegenheit von Quantencomputern, die so genannte «Quantum Supremacy» demonstriert. Darin berichtete die Forschergruppe um den Leiter John Martinis, dass Googles «Sycamore» genannter Quantenprozessor mit 53 Qubits eine Berechnung in drei Minuten und 20 Sekunden durchführen konnte, die mit dem modernsten Supercomputer, dem sogenannten «Summit», um die 10’000 Jahre dauern würde.

Wie die Gebrüder Wright
Die Berechnung selbst hat eigentlich fast keinen praktischen Nutzen – sie spuckt eine Reihe von Zufallszahlen aus. Die statistische Verteilung dieser Zufallszahlen zeigt jedoch, dass Sycamore so funktionieren kann, wie es ein Quantencomputer sollte. Damit ist man zwar von nützlichen Quantencomputern noch viele Jahre entfernt. Dennoch ist damit ein wichtiger Meilenstein erreicht, wie Google-CEO Sundar Pichai betont. Er vergleicht den Fortschritt mit dem Durchbruch der Brüder Wright: «Das erste Flugzeug flog nur zwölf Sekunden lang, und damit gab es keine praktische Anwendung. Aber sie konnten zeigen, dass ein Flugzeug wirklich fliegen kann.»

Forscher sind nach wie vor kritisch
Es gibt auch Kritik – unter anderem am Versuchsaufbau. Der war speziell auf die Stärken des Systems zugeschnitten, habe aber praktisch keinerlei Aussagekraft. Die Berechnung eines konkreten Problems ist derzeit nicht möglich, weil die Fehlerrate noch immer zu hoch ist und im vorgestellten Experiment nur durch die ständigen Wiederholungen gewissermassen kompensiert wurden. Die Gefahr, durch Quantencomputer könnten gängige Verschlüsselungstechniken in Sekunden geknackt werden, ist deshalb zwar theoretisch gegeben, praktisch aber noch einige Zeit entfernt.

Forscherinnen und Forscher von IBM, das ebenfalls einen Quantencomputer entwickelt, haben ebenfalls Zweifel an der beschriebenen Überlegenheit des Google-Systems geäussert. Sie schreiben, dass die Kollegen die Kapazitäten der Supercomputer nicht richtig ausgenutzt hätten. Diese könnten das Problem nämlich nicht erst in 10’000 Jahren lösen, sondern mit richtiger Konfiguration in etwa 2,5 Tagen. Das würde die Behauptung der Quantenüberlegenheit wiederum widerlegen.

Überhaupt solle man den Begriff «Überlegenheit» stets skeptisch betrachten, schreiben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Eine Schlagzeile im Sinne von «Quantenüberlegenheit erreicht» sei zwar unwiderstehlich, aber auch irreführend, solange es keine genaue Definition darüber gebe, wie man sie eigentlich misst.

Quelle: Zeit Online

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