Chinesen haben Rekordquantencomputer, sagt Google

Chinesen haben Rekordquantencomputer, sagt Google

W.Wird der Quantencomputer endlich eintreffen, der jedem herkömmlichen Computer weit überlegen ist, wie leistungsfähig er auch sein mag? Google konnte diese Frage letztes Jahr alleine mit “Sycamore” beantworten. Mit seinen 53 supraleitenden Quantenbits konnte der Quantencomputer zum ersten Mal ein komplexes Problem viel schneller berechnen als das leistungsstärkste der Zeit. IBMs Supercomputer “Summit”. Bergahorn brauchte nur 200 Sekunden, sagt Summit, sagen Google-Forscher hätte für mindestens zehntausend Jahre geplant.

Aber jetzt Google Quantencomputer sind einem starken Wettbewerb ausgesetzt. Es kommt aus China, heißt “Jiuzhang” und befindet sich in einem Labor an der Hefei-Universität. Der chinesische Quantencomputer wurde von Wissenschaftlern entwickelt, die mit dem chinesischen Quantenphysiker Jian-Wei Pan zusammenarbeiten. der für seine spektakulären Feldversuche zur Quantenkommunikation bekannt wurde. Jiuzhang habe, dann schreiben Pan und seine Kollegen in die Zeitschrift “Science”, die Lösung für eine komplexe Aufgabe in wenigen Minuten geliefert, für die der schnellste Computer in China, “Taihulight” – Nummer vier in der aktuellen Weltrangliste der schnellsten Supercomputer – hätte ungefähr ein halbes geologisches Alter gedauert.

Es ist schwierig, die Frage zu beantworten, ob Bergahorn oder Jiuzhang das mächtigere System sind. Denn beide haben ihre Quantenüberlegenheit für eine ganz spezielle mathematische Frage bewiesen, die auf die jeweilige Hardware zugeschnitten ist. Und es ist grundlegend anders für die beiden Quantencomputer:

Quantenbillard mit Photonen

Während Sycamore für die Berechnung supraleitende Quantenbits in Form von Mikrowellenresonatoren verwendet, die mit Logikgattern verbunden werden können, verwendet Jiuzhang für seine Berechnungen speziell geformte Laserpulse. Diese sind so konzipiert, dass sie sich wie einzelne Photonen verhalten. Lichtquanten sind ideale Träger von Quanteninformationen, da sie leichter zu steuern und zu manipulieren sind als beispielsweise die supraleitenden Qubits von Sycamore. Die Lichtimpulse durchlaufen einen Weg von 300 Strahlteilern und 75 Spiegeln sowie unzähligen Polarisatoren und Linsen. Eine Gruppe von Detektoren zeichnet die Lichtimpulse auf, nachdem sie die optische Anordnung passiert haben. Genau genommen ist Jiuzhang kein Quantencomputer ein Quantensimulator.

Schematische Struktur des Quantensimulators


Schematische Struktur des Quantensimulators “Jiuzhang”
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Foto: Hansen Zhong


Mit ihrem Versuchsaufbau wollten die Pan-Forscher eine Frage der Quantenstatistik – Gaußsche Boson-Probenahme – dieser Informatiker überprüfen Scott Aaronson und Alex Arkhipov formulierten es 2011. Kann ein klassischer Computer – so fragten die beiden Forscher am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge – die Wahrscheinlichkeit berechnen, mit der Teilchen wie Photonen ein Labyrinth aus Strahlteilern und Spiegeln passieren und welchen Weg sie einschlagen? Aaronson und Arkhipov hatten bereits den Quantencomputer im Sinn, der auf Lichtteilchen basierte und zu dieser Zeit noch in den Kinderschuhen steckte.

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