Amazon präsentiert technologischen Fortschritt
Amazon ist das dritte Technologieunternehmen innerhalb weniger Monate, das einen Durchbruch in der Quanteninformatik verkündet. Diese Technologie verspricht enorme Rechenleistung, steht jedoch vor erheblichen technischen Herausforderungen.
Das Unternehmen hat Ocelot enthüllt, einen Prototyp-Chip, der auf “Kat-Qubit”-Technologie basiert. Diese Methode leitet ihren Namen von dem bekannten “Schrödingers Katze”-Gedankenexperiment ab.
Der Chip soll ein zentrales Problem der Quantencomputer lösen: Fehlerfreiheit. Amazon erklärt, dass diese Entwicklung gemeinsam mit anderen Fortschritten die Realisierung nützlicher Quantencomputer schneller vorantreiben könnte als bisher angenommen.
Herausforderungen und Zukunftsaussichten
Wie schnell diese Computer für kommerzielle Anwendungen praktikabel sein werden, bleibt unter Experten umstritten. Oskar Painter vom Amazon Web Services (AWS) Center for Quantum Computing am California Institute of Technology spricht von einem “aggressiven Ziel” von zehn Jahren.
“Vor fünf Jahren hätte ich eher von 20 oder 30 Jahren gesprochen”, erklärte er. AWS plant, Quantencomputing-Dienste anzubieten. Painter glaubt auch, dass die Maschinen Amazons globales Logistiknetzwerk optimieren könnten.
“Eine Verbesserung von nur einem Prozent kann enorme finanzielle Auswirkungen haben. Quantencomputer könnten dies effizienter und in Echtzeit ermöglichen”, sagte er.
Was ist ein Kat-Qubit?
Quantencomputer nutzen die besonderen Eigenschaften von Materie und Energie auf kleinster Skala, wie es die Quantenphysik beschreibt. Sie werden klassische Computer nicht ersetzen, können aber Probleme lösen, die selbst moderne Hochleistungsrechner nicht bewältigen. Dazu gehören neue Entdeckungen in Bereichen wie Batterietechnologie und Medizin.
Allerdings stehen Quantencomputer vor dem Problem der Fehleranfälligkeit. Sie reagieren empfindlich auf Umweltstörungen wie Vibrationen, Hitze oder elektromagnetische Interferenzen. Sogar kosmische Strahlen können Fehler verursachen, die korrigiert werden müssen.
Kat-Qubits sollen dieses Problem lösen, indem sie Fehlerresistenz direkt in ihr Design integrieren. Qubits sind die Grundbausteine von Quantencomputern und das Pendant zu Bits in klassischen Rechnern. Sie erhielten ihren Namen zu Ehren von Erwin Schrödinger, dessen “Katze im Kasten”-Experiment von 1935 zentrale Aspekte der Quantenmechanik veranschaulichte.
Amazon gibt an, dass der neue Chip mit fünf Kat-Qubits von insgesamt 14 Schlüsselelementen die Kosten für Fehlerkorrekturen um bis zu 90 % senken könnte. Die Technologie ist jedoch nicht exklusiv für Amazon. Das französische Unternehmen Alice & Bob hat Pionierarbeit in diesem Bereich geleistet und entwickelt die Technik weiter.
Mazyar Mirrahimi, Forschungsleiter am französischen nationalen Technologieinstitut Inria, bezeichnete Ocelot als “einen wichtigen Schritt hin zu einer hardwareeffizienten, fehlertoleranten Quantenberechnung”.
Amazon sieht den Chip als Weg zu leistungsfähigeren Maschinen, die mit integriertem Fehlermanagement ausgestattet sind. Forscher erkennen jedoch an, dass viele Herausforderungen bestehen bleiben. Michael Cuthbert, Direktor des britischen National Quantum Computing Centre, begrüßte die Fortschritte, betonte jedoch, dass deren Auswirkungen auf die Geschwindigkeit der Quantencomputerentwicklung noch abzuwarten seien.
“Fehlerkorrektur ist ein entscheidender Schritt in der langfristigen Entwicklung des Quantencomputings. Sie macht aus einer theoretischen Technologie ein praktisches Werkzeug zur Lösung komplexer Probleme in Chemie, Materialwissenschaften, Medizin, Logistik und Energie”, erklärte er.
“Die Herausforderung liegt darin, die revolutionäre Technologie effizient zu skalieren. Mechanismen zur Fehlerkorrektur ohne enorme Zusatzkosten in Chipgröße, Energieverbrauch und Systemkomplexität sind besonders willkommen.”
Forschung und Wettbewerb im Quantencomputing
Amazon hat seine Forschungsergebnisse in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Amazon, Microsoft und Google haben in letzter Zeit experimentelle Chips vorgestellt. Doch sind diese Enthüllungen das Resultat von innovativer Forschung oder geschicktem Marketing? Oder ist es Zufall, dass technologische Fortschritte oft gleichzeitig auftreten?
Heather West, Forschungsleiterin bei der International Data Corporation, beobachtet die Branche und wurde von Amazon vorab über den neuen Chip informiert. Sie beschreibt die Ergebnisse als “Fortschritt” und nicht als bahnbrechenden Durchbruch.
Alle drei aktuellen Ankündigungen konzentrieren sich auf die Reduzierung von Fehlern. West erklärte, dass sich der Fokus der Industrie verschiebe: Statt der Anzahl der Qubits rücke die Nutzbarkeit der Systeme in den Mittelpunkt. Die Fehlerkorrektur sei der entscheidende Faktor, um Quantencomputer in großem Maßstab für reale Anwendungen einzusetzen.
Painter stimmte zu: “Es wird nicht einfach, die heutigen experimentellen Systeme zu skalieren.”
