Microsoft: Bau von Quantencomputern geplant

Bereits seit mehreren Jahren arbeitet Microsoft an der Umsetzung eines Quantencomputers, der komplexe Rechenvorgänge wie das Durchsuchen von Datenbanken, Knacken von Verschlüsselungen oder Simulieren von biologischen Vorgängen in Bruchteilen der Zeit erledigen kann, die herkömmliche Rechner benötigen. Microsoft hat nun das Team vorgestellt, das aus Theorie Praxis machen soll. Allen voran steht Teamleiter Todd Holmdahl, der bereits bei den Entwicklungsprozessen der Xbox, Microsoft Kinect und HoloLens eine entscheidende Rolle gespielt hat. Holmdahl sagt, es gebe keine Erfolgsgarantie für das Gelingen des Projekts. Die Möglichkeit, einen Quantencomputer zu bauen, bestünde aber: "Wir sind jetzt an einem Wendepunkt, an dem wir Wissenschaft in reale Technik verwandeln können."

Quantencomputer sollen komplexe Probleme lösen

Neben Holmdahl hat sich Microsoft weitere hochkarätige Experten ins Boot geholt. So wohnen dem Team die beiden Quantenforscher Charles Marcus und Leo Kouwenhoven bei. Marcus leitet in Dänemark am Bohr-Institut das Zentrum für Quantensysteme, während Kouwenhoven der Gründer des Quanten-Forschungszentrum QuTech in den Niederlanden ist. Für beide ist die Zusammenarbeit mit Microsoft nicht neu – seit mehreren Jahren arbeiten sie mit dem Quantencomputer-Team an theoretischen Lösungen. Mit den beiden Forschern Matthias Troyer und David Reilly soll das Team in Zukunft komplettiert werden. Beide Professoren arbeiten ebenfalls seit Jahren an Algorithmen für Quantencomputer und skalierbaren Quantensystemen.

Das Team um Leiter Holdahl hat ein konkret definiertes Ziel. Es will Quantencomputer nicht nur realisieren, sondern Forschern ohne Hintergrundwissen in Quantenphysik leicht zugänglich machen, und so "einige der kompliziertesten Probleme der Welt" zu lösen. Beispielsweise im medizinischen Bereich oder der Materialforschung.

Wie arbeiten Quantencomputer?

Microsoft will Quantencomputer bauen, die auf topologische Qubits basieren. Qubits sind das Grundgerüst für Quantencomputer und können in Sekundenschnelle komplexe Berechnungen anstellen, die zeitgleich mehrere Lösungen zu Problemen bieten. Welche Probleme Microsoft genau lösen will und kann, ist noch nicht bekannt. Die Herausforderung beim Bau eines Quantencomputers besteht vor allem in den Eigenschaften der Qubits. Sie können den gewünschten Zwischenzustand aus Nullen und Einsen (Superposition) nur erreichen, wenn sie nicht "gestört" also auch nicht Vermessen werden. Ein weiteres Problem ist der exponentielle Anstieg der Rechenfehler pro Qubit. Fehlerkorrekturen, wie sie bei herkömmlichen Rechnern eingesetzt werden, greifen bei Quantencomputern nicht. So lassen sich bei Rechenfehlern die intakten Qubits nicht einfach wie Bits kopieren und ersetzen – dieser Vorgang würde den Superpositionszustand der Qubits ebenfalls stören. Das neue Microsoft-Team steht also bei der Entwicklung eines Quantencomputers vor einigen Problemen, die es zu überwinden gilt.

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