Von Jannis Brühl und Simon Hurtz

Google behauptet, dass ein neues Computerzeitalter begonnen habe. Der Konzern verkündete, die sogenannte Quantenüberlegenheit erreicht zu haben. Der Begriff beschreibt den Moment, in dem Quantencomputer Probleme berechnen können, die auch die besten derzeitigen Supercomputer nicht schaffen. Quantencomputer nutzen die Grundlagen der Quantenmechanik aus und sollen bislang unvorstellbare Rechenleistungen erbringen. In einer Mitteilung von Google heißt es: "Ein von Google entwickelter Chip, Sycamore genannt, konnte in 200 Sekunden eine Berechnung durchführen, für die der schnellste Supercomputer der Welt 10 000 Jahre gebraucht hätte."

In ihrem Paper, das im Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlicht wurde, sprechen die Forscher von einem Meilenstein. Es kursierte bereits im September im Netz, auch die SZ berichtete.

Praxistaugliche Quantencomputer sollen eines Tages Medizin, Chemie und Verschlüsselungstechnik revolutionieren. Dass Google nun einen Durchbruch verkündet, dürfte intensive Diskussionen in der Informatik und anderen Wissenschaftsgebieten auslösen.

Was sind Quantencomputer?

Normale Rechner arbeiten unter den Bedingungen und Gesetzen der klassischen Physik - mit binären Bits, die immer nur einen Wert annehmen können: 0 oder 1. Dagegen arbeiten Quantencomputer mit sogenannten Qubits, die 0 und 1 gleichzeitig sein können. Sie können Rechenoperationen nicht nacheinander, sondern gleichzeitig ausführen. Dadurch nimmt die Menge an Informationen, die Quantencomputer verarbeiten können, in exponentiellem Maße zu.

Die Bedingungen, um stabile Quantenberechnungen zu erreichen, sind technisch nur mit großem Aufwand zu erreichen. Dennoch versuchen Wissenschaftler seit Jahrzehnten nachzuweisen, dass Quantenprozessoren auch in der Praxis schneller sein können als herkömmliche Rechner.

Sind Quantencomputer ausgereift, sollen sie dank ihrer ungeheuren Rechenleistung die Berechnung molekularer Strukturen wie jenen von Medikamenten erleichtern, Aktienmärkte detailliert analysieren und ihren Verlauf prognostizieren. Unter IT-Sicherheitsexperten gibt es Befürchtungen, Geheimdienste, deren Staaten über entsprechende Quantentechnik verfügen, könnten auch die beste Verschlüsselung knacken.

Das sind aber noch theoretische Szenarien. Die Frage ist nun, ob Googles Quantenrechner mehr ist als ein Spielzeug für Forscher, und tatsächlich den Weg in Richtung praktischer Quantenanwendungen weist, die die Welt verändern können. Schon im September war Googles Paper zu seiner Forschung - wohl unabsichtlich - auf einer Webseite der Nasa veröffentlicht worden. Deshalb galt es als "das am schlechtesten gehütete Geheimnis der Quanten-Technologie". Mehrere Forscher des Fachs zeigten sich beeindruckt von Googles Leistung.

Kritik von IBM

Nachdem das Paper im September durchgesickert war, gab es allerdings Streit darüber, ob Googles Problem wirklich so schwer zu lösen war, wie der Konzern behauptet. IBM, ein Konkurrent auf dem Gebiet der Quantencomputer, hatte Googles Behauptungen als "Hype" kritisiert. Um die Aufgabe aus dem Experiment zu lösen, brauche ein aktueller Supercomputer nicht 10 000 Jahre, wie von Google behauptet, sondern nur zweieinhalb Tage. Quantenüberlegenheit sei nicht schon dann erreicht, wenn ein Quantencomputer deutlich schneller sei als ein herkömmlicher Supercomputer. Die Quanten-Maschine müsse auch Probleme lösen, die dieser gar nicht schaffen kann. Google habe die Fähigkeiten moderner Supercomputer nicht voll ausgenutzt. Das Experiment sei lediglich eine "exzellente Demonstration" des Stands der Technik.

Der US-Physiker John Preskill hatte 2012 das Konzept der Quantenüberlegenheit geprägt. Im Vorfeld von Googles Veröffentlichung gab er zu bedenken: Der Konzern habe das mathematische Problem, das der Rechner so schnell gelöst hat, gezielt und sorgfältig genau so ausgewählt, dass sich der Quantencomputer bewähren konnte. Es sei aber ein Problem von "keinem besonders großen praktischen Interesse". Dennoch sei der Fortschritt beeindruckend.