Quantencomputing in der Praxis

Kurz vorm Quantensprung?

Es tut sich einiges hinsichtlich der Forschung und Weiterentwicklung von Quantentechnologien. So präsentierten unlängst sowohl IBM als Atos zwei neue Installationen in München und Hagenberg in Österreich.

IBM-Hub für Quanten-Computing bei der Universität der Bundeswehr München

IBM-Hub für Quanten-Computing bei der Universität der Bundeswehr München

Vor knapp zwei Wochen unterzeichneten die Universität der Bundeswehr München und IBM einen Kooperationsvertrag zur Gründung des ersten Quanten-Hotspots des Anbieters in Deutschland und des zweiten in Europa. Der neue, am Forschungsinstitut Cyber Defence Code der Hochschule angesiedelte Knotenpunkt sei Teil des „Q Networks“ von Big Blue. Dahinter verbirgt sich ein weltweiter Verbund von Forschungszentren, Universitäten und Unternehmen zur Erforschung der Quantencomputing-Technologie und zur Entwicklung praktischer Einsatzmöglichkeiten.

Konkret kommen in München aktuell ein 20-Qubit-Quantencomputer und später ein System aus 50 Qubits, das in der nächsten Generation von Q-Systemen verfügbar sein wird, zum Einsatz. Im Zuge der Kooperation werde man ein Programm aufsetzen, das es dem Netzwerk angeschlossenen Industriepartnern und Forschungseinrichtungen ermöglichen soll, gemeinsam an der Erforschung von Quantencomputern zu arbeiten. Die Universität der Bundeswehr München werde den Zugang zu den Systemen überdies für die wissenschaftliche Forschung und Ausbildung mit Schwerpunkten in Software-Entwicklung für Quantencomputer, Big Data Analytics, Deep Learning, Verkehrsoptimierung und Quantum-Safe-Kryptographie nutzen, heißt es weiter.

Quantenrechner in neuem Look

Ebenfalls im Juli stellte der Digitalspezialist Atos die neueste Version seiner Quantum Learning Machine (QLM) vor. Diese soll doppelt so große Leistungskapazität bieten als zuvor, skalierbarer sein und physikalische Quantenbits (Qubits) simulieren. Eigenen Angaben zufolge handle es sich um das erste kommerziell verfügbare und sofort einsetzbare Quantensystem, das bis zu 41 Qubits simulieren kann.

Bislang kommen die Systeme von Atos in den USA beim Oak Ridge National Laboratory des Energieministeriums, in Frankreich beim Kommissariat für alternative Energien und Kernenergie (CEA), bei der Universität Reims, in den Niederlanden sowie Deutschland zum Einsatz.

Das erste Exemplar seines neuen Quantensimulators hat Atos jüngst an die FH Oberösterreich (Hagenberg) geliefert. Dort soll der Supercomputer die Professoren und Wissenschaftler des Departments Sichere Informationssysteme dabei unterstützen, neue Algorithmen zur Verbesserung kryptographischer Verfahren zu analysieren und zu entwickeln.

Das Upgrade der auch optisch neu gestalteten Quantum Learning Machine basiert auf einer neuen Rechnerplattform. Diese verfügt laut Hersteller über mehr Leistung sowie Speichermöglichkeiten und kann Beschleuniger integrieren, die zu einer weiteren Verbesserung der Rechenleistung führen. Die aktuelle Version ist mit erweiterten Funktionen zur Modellierung von Quantenrechner-Hardware ausgestattet. Dazu gehört u. a. die auf der Physik basierende realistische Simulation von Qubit-Rauschen.

Mit der erfolgreichen Modellierung des Quantenrauschens sollen Wissenschaftler in der Lage sein, die Simulation von Qubits realitätsnäher zu gestalten. Die QLM kombiniere ein kompaktes System mit einer Programmiersprache für Quanten-Software, die auf dem universellen Standard QASM (Quantum Assembly Language) basiert. Dank der In-Memory-Infrastruktur lasse sich die Rechenkapazität bei Bedarf jederzeit erweitern, so der Anbieter weiter.

Hat China die Nase vorn?

Gänzlich herstellerunabhängig diskutierten 170 Experten bereits am 5. Juli 2018 auf der vom Münchner Kreis veranstalteten Konferenz „Quantum Technology – Impact on Computing and Communication”, welche konkreten Ansätze zur Entwicklung von Quanten-Computing und Quantenkommunikation sowohl Firmen als auch Forschungseinrichtungen derzeit verfolgen. Einig waren sich die Teilnehmer dahingehen, dass die Technologie für den Markt zugänglich gemacht werden muss. Da Quantencomputer beispielsweise neue Möglichkeiten zum Lösen von rechenintensiven oder bisher nicht effizient lösbaren Problemen versprechen, hätten sie das Potential viele bestehende Industrien zu beeinflussen.

Während die Europäer in der Grundlagenforshung führen, sind u. a. die USA und China bei der Realisierung von Produkten mittels Quantentechnologie einen großen Schritt voraus. So berichtete Prof. Dr. Chengzhi Peng, University of Science and Technology of China Hefei Shi, wie systematisch China an die Sache herangeht, indem es mit großen Investitionsschritten die abhörsichere Satelliten-Quantenkommunikation vorantreibt. Dabei könnten die chinesischen Errungenschaften der Anfang eines sicheren globalen Quanten-Kommunikationsnetzwerkes sein. „Das zukünftige Quanten-Internet wird das Label 'Made in China' tragen,“ bestätigte Prof. Dr. Jonathan Dowling, einer der US-Pioniere in der Quantenforschung von der Louisiana State University im Rahmen der Fachkonferenz.

Bildquelle: IBM

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