Neues Kopf-an-Kopf-Rennen zwischen Quantencomputer und klassischem Rechner

Die US-Firma D-Wave Systems behauptet, ihr Quantencomputer löse ein praxisnahes Problem millionenfach schneller als die leistungsstärksten Supercomputer. Wissenschaftler kontern mit einem neuen Algorithmus, der den „Quantenvorteil“ wieder auffrisst.

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Der Quantencomputer-Chip „Advantage“ der Firma D-Wave-Systems

Quantencomputer sollen sehr viel schneller rechnen, weil sie Effekte der Quantenphysik nutzen. Einer davon ist die „Superposition“: Mikroskopische Teilchen wie Elektronen können gleichzeitig widersprüchliche Zustände annehmen – wie ein Ball, der an zwei Orten ist. Dadurch verarbeiten Quantencomputer die Werte 0 und 1 nicht wie klassische Rechner nacheinander, sondern gleichzeitig. Statt mit Bits rechnen sie mit „Qubits“.

Doch heutige Quantencomputer haben noch zu wenige Qubits, um einen relevanten Tempovorteil zu erreichen. Zwar löste Googles Quantencomputer „Sycamore“ im letzten Jahr eine Rechenaufgabe binnen Minuten, für die selbst die schnellsten Großrechner Jahre bräuchten. Doch das Problem war so zugeschnitten, dass Quantencomputer ihre Vorteile maximal ausspielen konnten. Eine praktische Anwendung gibt es dafür nicht. Die neue Erfolgsmeldung von D-Wave-Systems hingegen ist näher an alltäglichen Anwendungen.

Ein Quantencomputer speziell für Optimierungen

Der Rechner der Firma ist eine abgespeckte Variante eines Quantencomputers, spezialisiert auf Optimierungsprobleme – nur eine von vielen komplexen Aufgabenklassen. Dabei geht es darum, verschiedene Stellschrauben so zu justieren, dass ein bestimmter Wert minimiert wird, etwa Kosten, Risiko oder Reisezeit. Das Problem: Viele Faktoren wirken gegensätzlich. Ein Beispiel: Will ein Lieferdienst seine Gesamtfahrzeit minimieren, kann er kürzere Routen wählen, auf denen aber wahrscheinlich mehr Stau ist. Mit größeren Fahrzeugen kann er Fahrten sparen, diese sind aber langsamer in engen Straßen. Die optimale Balance zu finden, ist extrem schwierig. Auch beim Training von KI finden solche Optimierungen statt.

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