D-Wave: Quantencomputer oder Computer mit Quanteneffekten?

Zusammen mit Volkswagen will D-Wave die Rechentechnik revolutionieren und präsentiert dazu stolz eine Quanten-Rechenmaschine auf der Technikmesse in Hannover. Ob die Technik etwas taugt, muss sie aber noch unter Beweis stellen.

Ein Bericht von veröffentlicht am
Der Quantenchip des D-Wave 2000Q
Der Quantenchip des D-Wave 2000Q (Bild: Frank Wunderlich-Pfeiffer)

Auf der IT-Messe Cebit stellt D-Wave die neue Generation seines gleichnamigen Quantencomputers vor. Mitgebracht hat das Unternehmen aber nicht die gesamte Maschine, die die Rechentechnik revolutionieren soll, sondern nur einen Chip in einer Vitrine. Auf ihm befinden sich neben 2.048 Qubits auch 5.600 Koppler, mit denen diese untereinander verbunden sind. Damit funktioniert das Gerät auf Basis von Quanteneffekten, aber nicht ganz nach dem eigentlichen Prinzip von Quantencomputern. Was die Technik wirklich leisten kann, wird sich erst in der Praxis zeigen.

Inhalt:
  1. D-Wave: Quantencomputer oder Computer mit Quanteneffekten?
  2. Tiefe Temperaturen brauchen viel Strom

Mit 2.048 supraleitenden Qubits aus Niob verfügt der neue Quantencomputer über doppelt so viele Qubits wie der Vorgänger. Er soll damit 2.000-mal so schnell wie herkömmliche Computer sein. In Partnerschaft mit Volkswagen soll ein D-Wave 2000Q erstmals Verkehrsanalysen mit einem Quantenrechner durchführen. Dieser Computer kann Quanteneffekte wie den Tunneleffekt, Superposition und Verschränkung von Teilchen ausnutzen, wie D-Wave betont. Die Qubits von D-Wave sind aber zu instabil, um die präzise Manipulation und Interaktion der Quantenzustände zu ermöglichen, die dem Funktionsprinzip von Quantenrechnern eigentlich zugrunde liegen.

Der einfache Weg zum Quantencomputer

D-Wave versucht, den dafür nötigen großen Aufwand zu umgehen, wie bei dem vor kurzem vorgestellten Plan für einen modularen Quantenrechner oder dem Quantenrechner von IBM. Obwohl die Interaktion zwischen den Qubits eingeschränkt ist, soll die Rechenmaschine trotzdem mit Hilfe von quantenphysikalischen Phänomenen einige besonders schwere Rechenaufgaben lösen können.

Dazu wird mit den Qubits auf dem Chip eine mathematische Funktion nachgestellt. Die Aufgabe ist es, schnellstmöglich das absolute Minimum dieser Funktion zu finden. Dazu werden die Qubits weitgehend sich selbst überlassen, aber weiterhin gekühlt, bis sie einen stabilen Zustand erreicht haben. Dieser stabile Zustand ist das Energieminimum, das von der ursprünglichen Aufgabenstellung aus erreicht werden konnte. Wegen der instabilen Qubits kann das aber nicht garantiert werden, weshalb die Messungen mehrfach durchgeführt werden, um ein Ergebnis zu ermitteln.

D-Wave kommt mit vielen Messungen zu besseren Ergebnissen

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Volkswagen will in einer Kooperation mit D-Wave Verkehrsanalysen für die chinesische Hauptstadt Beijing liefern, mit denen beispielsweise Taxis die kürzestmögliche Route durch den Verkehr der Metropole finden können. Ähnliche Probleme müssen aber auch bei der Optimierung von Produktionsprozessen gelöst werden.

Nach Aussage der Aussteller soll der große Vorteil des D-Wave dabei sein, dass er mit Sicherheit nicht nur lokale Minima findet. Auf die Frage, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass der D-Wave bei einer Messung das tatsächliche Minimum erreicht hat, antwortet D-Wave zunächst, dass wegen der begrenzten Wahrscheinlichkeit mehrere Messungen durchgeführt würden.

Wie hoch die Wahrscheinlichkeit genau ist, beantwortete D-Wave nicht: "Ich kann mir wahrscheinlich eine Antwort ausdenken", sagte der Unternehmensvertreter auf der Messe und führte lediglich aus, die Wahrscheinlichkeit einer korrekten Lösung in einer Messung hänge von den Eigenschaften der Problemstellung ab. Das Gleiche lässt sich aber auch über die bisherigen Lösungsmethoden mit klassischer Computertechnik sagen. Bisher sind die klassischen Computer auch noch sehr konkurrenzfähig mit dem D-Wave 2000Q.

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Tiefe Temperaturen brauchen viel Strom 
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