Microsoft hat kürzlich einen neuen Quantenchip vorgestellt, der laut Unternehmensangaben weniger fehleranfällig ist als bisherige Modelle. Dies könnte die Entwicklung praxisreifer Quantencomputer beschleunigen, sodass deren Einsatz nicht mehr „Jahrzehnte, sondern nur noch Jahre“ entfernt ist.
Doch was genau ist ein Quantencomputer und warum gilt er als bahnbrechend?
Was ist ein Quantencomputer?
Ein Quantencomputer unterscheidet sich grundlegend von herkömmlichen Computern. Während klassische Computer mit Bits arbeiten, die entweder den Zustand 0 oder 1 annehmen können, nutzen Quantencomputer sogenannte Qubits.
Diese Quantensysteme – etwa Atome, Ionen oder Photonen – folgen den Gesetzen der Quantenmechanik und können daher gleichzeitig in einer Überlagerung von 0 und 1 existieren. Dies führt zu einer enormen Rechenleistung, da ein Quantencomputer viele Rechenoperationen parallel ausführen kann.
Je mehr Qubits miteinander verknüpft sind, desto leistungsfähiger ist der Quantencomputer. Allerdings gibt es eine große Herausforderung: Qubits sind extrem instabil und fehleranfällig.
Microsofts „Majorana 1“: Weniger Fehler durch topologische Qubits?
Microsoft hat mit seinem neuen Quantenchip „Majorana 1“ nach eigenen Angaben einen Durchbruch erzielt. Der Chip nutzt eine spezielle Form von Qubits – sogenannte topologische Qubits, die auf sogenannten Majorana-Fermionen basieren.
Diese Teilchen wurden bereits in den 1930er Jahren theoretisch vorhergesagt, sind aber in der Natur nur schwer nachweisbar. Laut Microsoft bieten sie jedoch den Vorteil, stabiler und weniger fehleranfällig zu sein als die Qubits, die beispielsweise von IBM oder Google genutzt werden.
Allerdings gibt es bislang keine unwiderlegbaren Beweise dafür, dass diese topologischen Qubits tatsächlich wie erwartet funktionieren. Eine entsprechende Studie, die Microsoft in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte, wird von einigen Wissenschaftlern kritisch betrachtet. Das Unternehmen hat jedoch angekündigt, in Kürze überprüfbare Daten vorzulegen.
Wann kommen Quantencomputer in den Alltag?
Die Frage, wann leistungsfähige Quantencomputer tatsächlich verfügbar sein werden, ist unter Experten umstritten.
- Microsoft spricht davon, dass die Entwicklung Jahre statt Jahrzehnte dauern wird.
- Google erwartet kommerzielle Quantencomputer in etwa fünf Jahren.
- IBM prognostiziert eine breite Verfügbarkeit bis 2033.
- Nvidia-CEO Jensen Huang hält es für unwahrscheinlich, dass Quantencomputer innerhalb der nächsten 20 Jahre klassische Chips überholen.
Mögliche Anwendungsgebiete von Quantencomputern
Quantencomputer könnten eine Vielzahl von Problemen lösen, die für klassische Computer zu komplex sind. Mögliche Einsatzgebiete sind:
- Verschlüsselung & Cybersicherheit: Quantencomputer könnten bestehende Verschlüsselungsmethoden knacken, aber auch neue, sicherere Systeme ermöglichen.
- Material- & Chemieforschung: Sie könnten neue Medikamente oder effizientere Batterien schneller entwickeln.
- Künstliche Intelligenz & maschinelles Lernen: Quantencomputer könnten KI-Modelle optimieren und deren Leistungsfähigkeit erheblich steigern.
- Optimierung komplexer Prozesse: Beispielsweise in der Logistik, Finanzwelt oder Klimaforschung.
Fazit: Revolutionäre Technik mit vielen Herausforderungen
Quantencomputer haben das Potenzial, zahlreiche wissenschaftliche und wirtschaftliche Durchbrüche zu ermöglichen. Allerdings sind die technischen Herausforderungen enorm – insbesondere die Kontrolle und Stabilisierung der Qubits.
Ob Microsoft mit „Majorana 1“ tatsächlich einen entscheidenden Fortschritt erzielt hat, bleibt abzuwarten. Sicher ist jedoch: Der Wettlauf um die Entwicklung alltagstauglicher Quantencomputer ist in vollem Gange.
