Quantencomputing
Der nächste Quantensprung in der IT
Die Forschung rund um Quantencomputer geht weiter vorwärts und Unternehmen arbeiten bereits an Geräten für den kommerziellen Gebrauch. Solche einschneidenden Innovationen bringen Folgen für die IT-Branche.
Die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts sind von zwei Faktoren geprägt: Zum einen von ihrer Komplexität, die durch die Globalisierung entstanden ist, und zum anderen von der Flut von Daten, die vorhanden und zugleich notwendig ist, um diese Herausforderungen zu bearbeiten.
Das gilt für die Entwicklung von Pandemie-Szenarien ebenso wie für die Berechnung von Modellen zum Klimawandel. Das Internet of Things, vernetzte Maschinen und autonome Verkehrssysteme weiten sich aus, was die Menge an Daten künftig weiter erhöhen wird.
Neben der Bandbreite zur Übertragung all dieser Daten bleibt die Rechenleistung damit eine wichtige Kenngröße in der IT. Die Rechenleistung ist nötig, um die notwendigen komplexen Berechnungen überhaupt durchführen. Gleichzeitig muss sie jedoch schnell genug sein, damit informierte Entscheidungen rechtzeitig getroffen werden können.
Innovation schreitet voran
Eine Lösung dieser Herausforderungen sind Quantencomputer. Sie sind aus sogenannten Qubits, besser auch Qudits, aufgebaut. Dadurch können sie theoretisch eine Vielzahl von Zuständen annehmen und nicht nur zwei (0 und 1) wie klassische Systeme. Dadurch wächst die Rechenleistung eines Quantencomputers exponentiell mit der Anzahl an Qudits und schon Rechner mit weniger als 50 Qudits sind leistungsstärker als jeder klassische Supercomputer. Die Entwicklung dieser neuen Rechner schreitet aktuell mit großen Schritten voran. Google hat bereits Systeme mit über 70 Qudits gebaut und von IBM sind erste Anlagen kommerziell verfügbar.
In der Entwicklung der Quantencomputer gibt es eine Reihe von Schwierigkeiten wie die schiere Größe der Rechner. Dann müssen die fragilen Verbindungen zwischen den Qubits selbst vor kleinsten Vibrationen oder Kollisionen mit Luftmolekülen geschützt werden. Letztlich ist auch die Kühlung von zentraler Bedeutung. Flüssiger Stickstoff und Helium kühlen die Qubits auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt bei minus 273 Grad Celsius herunter, um zu verhindern, dass thermische Effekte die Quanteneffekte überlagern. Forscher der University of New South Wales und der Technischen Universität Delft konnten ihre Quantenchips bei Temperaturen von minus 271 bis minus 272 Grad Celsius zum Laufen bringen. Das macht einen gewaltigen Unterschied, da sich die nötige Kühltechnik dadurch signifikant vereinfacht.
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