IBM macht Technik für Quantencomputer als Cloudservice verfügbar

Im Rahmen der IBM Quantum Experience haben jetzt Interessenten die Möglichkeit, auf das 5-Qubit-System, das IBM Research im US-Bundesstaat New York betreibt, via Internet zuzugreifen. Experimentelle Programme lassen sich darauf mittels einer bereitgestellten Programmierschnittstelle und Benutzeroberfläche ausführen. Der Zugriff auf den Quantencomputer-as-a-Service ist dabei kostenlos.

IBM hat in der Vergangenheit bereits einige bedeutende Fortschritte erzielt und sieht die Quantencomputertechnik als Grundlage für die nächste Generation der Supercomputer. Von dem Angebot erhofft sich das Unternehmen neue Erkenntnisse, die die Entwicklung der noch nicht sehr weit erforschten Technik beschleunigen.

Quantencomputing setzt auf der Quantentheorie auf und nutzt subatomare Partikel zur Datenspeicherung. Entsprechende Computer sollen deutlich schneller arbeiten als aktuelle Systeme und in der Lage sein, jegliche Aufgaben zu berechnen. Bis dato gibt es aber noch keinen funktionierenden universellen Quantencomputer.

Der Quantum Experience befindet sich im T.J. Watson Research Center in New York. Das System basiert auf einer CPU mit fünf Quantenbits (Qubit) und umfasst auch eine Kühleinheit, die die supraleitenden Qubits auf minus 273 Grad Celsius herunterkühlt. Dies ist erforderlich, da die gespeicherten Daten sonst durch Wärme oder Strahlung beschädigt werden können.

Ein Quantenbit kann – im Gegensatz zu heute eingesetzten Bits, die entweder den Zustand 1 oder 0 haben – auch beide Zustände gleichzeitig annehmen. Dies wird Superposition oder als 0+1 genannt. Da beide Zustände 0 und 1 eine Phasenbeziehung miteinander haben, ist das Vorzeichen dieser sogenannten Superposition wichtig. Im Superpositionszustand könnten jedoch ein Bit-flip-Fehler, bei dem 0 und 1 vertauscht werden, sowie ein Phase-flip-Fehler, bei dem das Vorzeichen umgewandelt wird, auftreten.

Alle aktuellen Quantenbit-Technologien verlieren durch Wechselwirkung mit Materie und elektromagnetischer Strahlung ihre Daten. Forscher versuchen die Informationen durch eine Verteilung über viele Qubits länger zu erhalten. Lassen sich die Wechselwirkungen zwischen direkt benachbarten physischen Qubits kontrollieren, ist auch die Kodierung eines logisches Qubit möglich. Es wird dadurch stabil genug, um fehlerfreie Operationen durchzuführen.

Innerhalb eines Jahrzehnts wird es nach Einschätzung IBMs Quantenprozessoren geben, die aus 50 bis 100 logischen Qubits bestehen. Ein System mit 50 Qubits würde IBM zufolge jede Kombination aus Superrechnern der gegenwärtigen Top-500-Liste übertreffen.

“Quantencomputer haben das Potenzial, die computergestützten Wissenschaften zu transformieren”, sagte Arvind Krishna, Direktor von IBM Research, bereits vor einem Jahr. “Sie werden üblicherweise für die Kryptografie erforscht. Wir sehen jedoch auch ein bedeutendes Einsatzgebiet darin, bisher nicht lösbare Problemstellungen in der Physik oder Quantenchemie zu bearbeiten. Dies könnte etwa der Materialforschung oder Medikamentenentwicklung völlig neue Möglichkeiten eröffnen.”

[mit Material von Björn Greif, ZDNet.com]