Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/quantencomputer-eine-hochsicherheitsvitrine-mit-quanten-qualitaeten-1901-138633.html    Veröffentlicht: 10.01.2019 14:40    Kurz-URL: https://glm.io/138633

Quantencomputer

Eine Hochsicherheitsvitrine mit Quanten-Qualitäten

IBMs mit viel Brimborium auf der CES gezeigtes Q System One ist zwar nicht der Durchbruch beim kommerziellen Quantencomputing - aber er positioniert IBM weit vorne im Geschäft.

Auf den ersten Blick schaut der Kasten aus wie ein futuristisches Kunstwerk. Ein knapp drei Meter langer und breiter Kubus aus hermetisch versiegeltem Borsilikatglas umschließt einen zentralen, glänzenden Metallzylinder, der aus einer dunklen Tragestruktur hängt. Der Schriftzug IBM Q System One offenbart dann, worum es sich bei diesem Apparat handelt, den IBM auf der Technologiemesse CES in Las Vegas vorgestellt hat: Es ist laut Firmenankündigung das erste Quantencomputing-System für den kommerziellen Einsatz überhaupt.

Das heißt nun nicht, dass man sich dieses Gerät bestellen und liefern lassen kann. IBM hat schon in der Vergangenheit Quantencomputing-Dienste per Cloud angeboten und Nutzern die Möglichkeit eröffnet, Quantencode auf diesen Maschinen laufen zu lassen. Auch die Dienste des Q System One werden auf diese Weise vertrieben.

Die neue Maschine ist rein von ihren Rechenleistungen her keine Überraschung. Im Herzen von Q System One arbeitet eine Recheneinheit mit 20 Qubits. Das ist noch ein gutes Stück entfernt von der sogenannten quantum supremacy, also dem Punkt, ab dem ein Quantencomputer dank seiner besonderen Rechenfähigkeiten selbst klassische Supercomputer aussticht.

IBM hat sogar selbst bereits vergleichbar leistungsfähige Quantencomputer im Angebot: Über die öffentlich zugängliche Q Experience haben schon gut 100.000 Menschen weltweit auf Quantenrechnern mit 5 beziehungsweise 14 Qubits experimentieren können. Das hat inzwischen zu über 130 Forschungsarbeiten geführt. Und das Q Network weist hochkarätige Partner aus Forschung und Industrie auf, wie etwa das Cern, das Fermilab oder Exxonmobil. Diese nutzen bereits Systeme mit 20 Qubit.

Ist das Q System One also nichts weiter als eine Marketing-Masche? Versucht IBM hier einfach, ein bereits funktionsfähiges System optisch aufgebrezelt auf einer großen Messe als etwas ganz Neues zu präsentieren? Wenn man sich die Spezifikationen ein wenig genauer anschaut, sieht man, dass das eine zu scharfe Beurteilung wäre.

Viel mehr als nur ein Marketing-Coup

Quantencomputer sind notorisch empfindliche Geräte. Vor allem die beim Q System One genutzten supraleitenden Transmon-Qubits müssen bei ultratiefen Temperaturen nur 15 millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden. Kleinste Vibrationen, elektromagnetische Störfelder oder thermische Schwankungen bringen sie aus dem Takt und machen die quantenphysikalischen Rechenvorgänge zunichte. Andere Qubit-Technologien sind zwar im Prinzip robuster als Transmons, lassen sich aber schlechter miteinander verschalten.

Im Q System One sind mehrere Schichten aus Aluminium und Stahl sowie ein komplexes Kühlsystem und besondere Aufhängungen dafür zuständig, den Transmons angenehme Bedingungen zu verschaffen. Ein durchdachtes Reset-System hilft, Ausfallszeiten von Tagen auf Stunden zu reduzieren. Die Quantencomputer vom Typ Q System One werden nicht mehr in speziellen Laboren stehen müssen, sondern künftig in das Quantencomputer-Zentrum in Poughkeepsie bei New York ziehen, das IBM noch dieses Jahr eröffnen will.

Es ist also weniger das eigentliche Quanten-Engineering, das Q System One interessant macht. Sondern seine Besonderheit liegt vielmehr in der ganz klassischen Ingenieurskunst, eine Maschine zu bauen, die den empfindlichen Quanten im Innern einerseits eine möglichst ungestörte Arbeitsumgebung bietet - und die andererseits im Fall einer nicht allzu seltenen Fehlfunktion die rasche Behebung der Probleme ermöglicht.

Mit diesen Fortschritten ist zwar auch das Q System One noch weit davon entfernt, herkömmlichen Computern den Rang abzulaufen. Aber es zeigt auf, welche Schritte notwendig sind, um Quantencomputer aus den Forschungslaboren heraus an die raue Wirklichkeit zu zerren.

Das Design ist eine Ansage an die Konkurrenz

Und hier spielt auch das auffällige Design eine Rolle, um das sich die Entwickler in den Laboren bislang vermutlich keine allzu großen Gedanken gemacht hatten. Denn bisherigen Quantencomputern sieht man meistens deutlich an, wie sie entstanden sind: Enthusiastische Quantenphysiker, Elektroniker und Ingenieure schrauben ein völlig neuartiges Gerät zusammen, bei dem vorne und hinten Kabel und Leitungen heraushängen. Was das Bastlerherz höher schlagen lässt, verkauft sich aber nicht unbedingt gut im Unternehmensprospekt.

IBM hat deshalb mit den Partnerfirmen Map Project Office und Universal Design Studios zwei Spezialisten für industrielles Design an Bord geholt - sowie mit dem Mailänder Unternehmen Goppion einen Hersteller für ultrasichere Museumsvitrinen, die etwa die Mona Lisa im Louvre oder die Kronjuwelen im Londoner Tower schützen. Das Design des Q System One ist deshalb auch eine Kampfansage an die Konkurrenz: Schaut her, wir betrachten das Quantencomputing nicht länger als interessantes technologisches Forschungsfeld, sondern stecken schon einmal unseren Claim ab.

Für IBM hat das Quantencomputing in der Tat eine besondere Bedeutung. Nach jahrelang verhaltener Entwicklung des Aktienkurses und des Unternehmensumsatzes erhofft sich die Firmenleitung einerseits, hier endlich einmal wieder wie in guten alten Zeiten eine neue technologische Welle von vorne reiten zu können. Und zweitens soll natürlich etwas vom Glanz dieser Zukunftstechnologie auf die anderen Firmenzweige abstrahlen. Die Aufmerksamkeit der Weltpresse ist IBM schon einmal gewiss, wenn das Unternehmen auf der CES neben dem Q System One auch noch andere Neuigkeiten präsentiert, etwa ein meteorologisches System namens GRAF (Global High-Resolution Atmospheric Forecasting System), das den Radius von Wettervorhersagen verkleinern und dadurch etwa den Flugverkehr sicherer machen soll. Bis das Quantencomputing die Probierphase verlässt und zum Wirtschaftsfaktor wird, wird die Modellbezeichnung von Q System One jedenfalls noch um einige Nummern wachsen.  (die)


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