Quanten-Computing 22. Apr 2022 Von Harald Weiss

Quantensimulation ersetzt Quantencomputer

Aufgaben, für deren Lösung in der Vergangenheit aufwendige Quantencomputer notwendig waren, sollen künftig durch Simulatoren gelöst werden.

Quantencomupter wie die von IBM sind sehr aufwendig zu entwickeln - nicht nur hardwaretechnisch, auch die Programmierung ist anspruchsvoll. Daher wird das Computing mit Supercomputern im Vorfeld simuliert. Im Bild justiert Forscherin Maika Takita Bauteile der Kryostaten, die den supraleitenden Quantenrechner kühlen, im Labor des Thomas J. Watson Research Center von IBM in Yorktown Heights, New York.
Foto: Connie Zhou/IBM

Echte Quantencomputer, also Systeme, die mit quantenmechanischen Zuständen arbeiten, sind extrem aufwendig und teuer. Dass trotzdem massiv daran geforscht wird, liegt daran, dass sie in absehbarer Zukunft kombinatorische Optimierungsaufgaben lösen könnten, für die konventionelle Systemen viel zu lange rechnen müssten– oder die für sie gar nicht lösbar sind.

Meilensteine für das Quantencomputing

Neuerdings allerdings kommen immer mehr Simulatoren auf den Markt, die vorgeben, einen Quantencomputer simulieren zu können. Das Quantencomputer-Infoportal Quantiki listet auf seiner Webseite bereits über 150 verschiedene Simulatoren auf; darunter viele namhafte Anbieter, wie IBM, Intel, Microsoft und das Fraunhofer-Institut.

Werden komplexe Quantencomputer bald überflüssig?

Doch wozu benötigt man dann noch die extrem teuren und komplexen Quantencomputer, wenn sich deren Funktionen und Programme einfach simulieren lassen? Die Antwort wird klar, sobald man etwas tiefer in den Workflow der Algorithmen- und Softwareentwicklung von Quantencomputern einsteigt: Im Gegensatz zu herkömmlichen Computern können Quantencomputerprogramme nicht schrittweise getestet werden (Debugging). Ein einmal angestoßener Algorithmus läuft bis zur Ergebnisausgabe durch – oder er stürzt zwischendurch ab. Die Ausgabe von Zwischenzuständen ist bei einem Quantencomputer nicht möglich.

Festkörper mit speziellen Symmetrien könnte die Quantentechnologie entscheidend voranbringen

Quantencomputer-Simulatoren laufen auf konventionellen Supercomputern

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