Quantencomputer. Einen Schritt weiter auf dem Weg in die Anwendung

12. Dezember 2019 - Mit dem so genannten „Supremacy-Experiment“ hat Google den experimentellen Nachweis erbracht, dass der Quantencomputer für ein Berechnungsproblem nur einen Bruchteil der Zeit des schnellsten Supercomputers der Welt benötigt. Genauer gesagt: 200 Sekunden gegenüber rechnerischen 10.000 Jahren. Die renommierte Wissenschaftszeitschrift Nature veröffentlichte die geprüften Ergebnisse in ihrer Oktober-Ausgabe Nr. 574/2019.

Daimler und Google setzen Forschungskooperation fort

Daimler startete Anfang 2018 seine QC-Partnerschaft mit Google, worauf Forschungsprojekte in den Bereichen Materialwissenschaften und quantenchemische Simulation folgten. Durch die Fortsetzung der Forschungskooperation hat Daimler einen einzigartigen Zugriff auf die Wissenschaftler und Hardware von Google erhalten. Wie Tyler Takeshita, Global QC Technical Lead bei Daimler, auf der jüngsten Q2B-Konferenz erklärte: "Wir freuen uns, mit Google zusammenzuarbeiten und einige der ersten echten experimentellen Beiträge der Post-Supremacy-Ära zu leisten".

Ein Meilenstein in der Computergeschichte

Noch vor drei Jahren war dieser Meilenstein ein Zukunftsszenario. „Als wir uns in der Forschung bei Daimler in Sindelfingen 2016 das Thema Quantencomputer (QC) näher angesehen haben, waren wir einigermaßen erstaunt, wie weit die Technologie in den letzten Jahren vorangekommen ist“, sagt Projekt-Ingenieur Gustav Böhm, der die Aufgabe übernommen hatte, ein erstes Team aufzubauen und zusammen mit der Daimler-IT nach geeigneten Partnern zu suchen. Das führte zu Forschungsprojekten wie zum Beispiel mit Google. Die Firma gehört zusammen mit wenigen anderen zu den Vorreitern in der Hardware-Entwicklung dieses neuen Rechentyps.

Gemeinsam forschen

Inzwischen ist das QC-Team bei Daimler auf mehrere Personen angewachsen. Experten aus den Forschungs- und IT-Bereichen in Deutschland und im Silicon Valley, sowie etliche Spezialisten aus verschiedenen Fachbereichen innerhalb Daimler loten die für den QC geeignetsten Berechnungsprobleme aus. Passt das Problem im Prinzip, dann geht es darum, es so aufzubereiten, dass es in einem QC verarbeitbar ist. Bei dieser sehr anspruchsvollen Aufgabe geht es darum, lauffähige Quanten-Algorithmen zu designen. In einigen Fällen konnten mit den Forschungspartnern bereits einfache, simulierte Proof-of-Concept (POC)-Lösungen erarbeitet werden.

Die Besonderheiten eines Quantencomputers, der sich sehr von den heutigen Computertypen unterscheidet, werden im folgenden Video erläutert:

Eine der ersten Anwendungen von Quantencomputern wird in den Bereichen Materialwissenschaft und Chemie liegen, wo die Entdeckung neuer chemischer Verbindungen zum Beispiel zur Entwicklung leistungsfähigerer, langlebigerer und kostengünstigerer Fahrzeugbatterien führen kann. Weitere Ziele umfassen die Anwendung der QC-Technologie auf anspruchsvolle Probleme in allen Bereichen der Optimierung und des maschinellen Lernens.

Die erfolgreiche Durchführung des Google-Experiments ist als ein bedeutender Meilenstein zu werten, sowohl in der Entwicklung dieses revolutionären Computertyps als auch in der Computergeschichte. Das bedeutet nicht, dass QC für hochkomplexe Berechnungen schon heute nutzbar sind. Um dies zu erreichen, sind noch weitere Jahre Forschungsarbeit und einige wichtige wissenschaftliche und technische Fortschritte notwendig.

Das Daimler QC-Team wurde weiter verstärkt und neu strukturiert. „Das Potential des Quantencomputers ist enorm. Noch sind es sehr wissenschaftliche Fortschritte, die wir sehen. Eine Vorbereitung auf eine spätere kommerzielle Nutzung erscheint uns aber sehr vielversprechend“, erläutert Ben Boeser, Leiter Innovation Management, Silicon Valley bei Mercedes-Benz R&D North America (MBRDNA).

Als einer von Googles wichtigsten Forschungspartnern für die Anwendung der QC-Technologie, wartet das Daimler Team schon gespannt auf die Freigabe des neuen Sycamore Chip. „Wir wollen die Verbesserungen möglichst bald live erleben“, so der neue QC-Programm-Manager Russell Seeman. Die nächsten Jahre werden spannend, das scheint sicher zu sein.

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