Google zeigt Quantenüberlegenheit bei realen Aufgaben

MOUNTAIN VIEW / LONDON (IT BOLTWISE) – Google hat mit seinem neuesten Quantenalgorithmus einen bedeutenden Fortschritt erzielt. Der Algorithmus, der auf dem Quantenprozessor Willow läuft, löste ein komplexes physikalisches Problem tausende Male schneller als die leistungsstärksten klassischen Supercomputer. Diese Entwicklung könnte den Weg für eine breitere Anwendung von Quantencomputern in der realen Welt ebnen.

Google hat kürzlich einen bedeutenden Fortschritt im Bereich des Quantencomputings erzielt. Forscher des Unternehmens berichten, dass ihr Quantenprozessor Willow einen Algorithmus namens Quantum Echoes ausgeführt hat, der ein komplexes physikalisches Problem in einer Geschwindigkeit löste, die tausende Male schneller ist als die der leistungsstärksten klassischen Supercomputer. Sollte diese Behauptung verifiziert werden, könnte dies eine der ersten praktischen Demonstrationen des Quantenüberlegenheit darstellen, bei der ein Quantencomputer ein reales Problem schneller und genauer löst als ein klassischer Computer.

In einem neuen Artikel, der in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, erläutern die Forscher die Details ihres Algorithmus. Quantum Echoes misst das komplexe Verhalten von Teilchen in hochverschränkten Quantensystemen. Diese Systeme sind so komplex, dass sie auf herkömmlichen Computern nur schwer zu modellieren sind. Der Algorithmus nutzt ein Konzept namens Out-of-Time-Order Correlator (OTOC), um zu messen, wie schnell Informationen in einem Quantensystem verbreitet und verwirbelt werden.

Der Algorithmus verwendet einen cleveren Trick der Zeitumkehrung. Der Quantencomputer lässt das System vorwärts laufen, gibt ihm einen kleinen Schubs und kehrt dann den Prozess präzise um. In diesem Experiment nutzten die Forscher die zweite Ordnung des OTOC, OTOC(2), um einen starken “Quantenecho” zu erzeugen, der nützliche Informationen aus dem Chaos des Systems extrahiert. Für diese Aufgabe, die darin bestand, zu untersuchen, wie schnell Informationen in einem komplexen Quantenzustand verbreitet werden, führte der Quantenchip die Berechnung 13.000 Mal schneller durch als der schnellste Supercomputer der Welt.

Dies ist nicht das erste Mal, dass das Google-Team eine bedeutende Leistung im Bereich des Quantencomputings demonstriert. Bereits 2019 beanspruchten sie die “Quantenüberlegenheit”, nachdem ihr Sycamore-Chip ein hoch technisches Problem viel schneller gelöst hatte als ein Supercomputer. Der Unterschied zu früheren Experimenten besteht jedoch darin, dass das neue Ergebnis ein reales physikalisches Problem löst, während das vorherige Experiment sich auf ein obskures Problem konzentrierte, das letztendlich von klassischen Algorithmen auf Supercomputern gelöst wurde.

Diese Forschung könnte bedeuten, dass wir uns einem Zeitpunkt nähern, an dem Quantencomputer regelmäßig zur Lösung komplexer Probleme eingesetzt werden, die derzeit außerhalb der Reichweite von Supercomputern liegen. Dies könnte die Entdeckung neuer Materialien, die Entwicklung besserer Medikamente und die Erstellung präziserer Klimamodelle umfassen.

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