China entwickelt rekordschnellen Quantencomputer

Chinas neuester Quantencomputer kann ein hochkomplexes Problem in einer Millionstel Sekunde lösen, 20 Milliarden Jahre schneller als der schnellste Supercomputer der Welt .

Die erste Version des JiuZhang-Quantencomputers in Hefei. Foto: Xinhua — Die erste Version des JiuZhang-Quantencomputers in Hefei. Foto: *Xinhua*

Der Prototyp JiuZhang 3 übertrifft den Rekord seines Vorgängers um das Millionenfache in der Rechengeschwindigkeit, wie eine am 10. Oktober in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlichte Studie zeigt. Das Forschungsteam wurde von Pan Jianwei, einem führenden Wissenschaftler des nationalen chinesischen Quantenforschungsprogramms, an der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas in Hefei (Provinz Anhui) geleitet, wie die South China Morning Post berichtet.

Die erste Jiuzhang-Maschine, benannt nach einem alten Mathematikbuch, wurde 2020 von Pans Team gebaut. Diese Computergeneration nutzt Photonen – winzige Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen – als Rechenmedium. Jedes Photon trägt ein Qubit, die Grundeinheit der Quanteninformation. Nachdem Pan und seine Kollegen die Anzahl der Photonen in den ersten beiden Versionen des Computers von 76 auf 113 erhöht hatten, erreichten sie in der neuesten Version 255.

Das Team nutzte Jiuzhang 3, um ein komplexes Problem auf Basis von Gaussian Boson Sampling zu lösen. Dieses simuliert das Verhalten von Lichtteilchen in einem Labyrinth aus Kristallen und Spiegeln. Ursprünglich wurde das Problem als zielloses Spiel formuliert, obwohl neuere Forschungen gezeigt haben, dass Gaussian Boson Sampling auch in der Kryptographie Anwendung findet. Die Forscher gaben an, dass Jiuzhang 3 das Problem mit dem komplexesten Satz von Stichproben löste und damit bewies, dass der Supercomputer die Aufgabe in einer Millionstel Sekunde bewältigen kann. Frontier, der schnellste Supercomputer der USA und voraussichtlich Mitte 2022 der leistungsstärkste Computer der Welt, bräuchte für dieselbe Aufgabe mehr als 20 Milliarden Jahre.

China, die USA und viele andere Länder wetteifern darum, die „Quantenüberlegenheit“ zu erreichen – den Punkt, an dem eine Maschine einen herkömmlichen Computer übertreffen und Probleme lösen kann, die jenseits der Fähigkeiten traditioneller Maschinen liegen. Sie verfolgen dabei jedoch unterschiedliche Methoden, und Photonenprozessoren sind nur eine von mehreren Arten von Quantencomputern.

Das in Toronto ansässige Unternehmen Xanadu entwickelt ebenfalls ein lichtbasiertes System. In Zusammenarbeit mit dem National Institute of Standards and Technology (NIST) in den USA wird bis 2022 der Quantenprozessor Aurora mit 216 Photonen vorgestellt. Trotz seiner hohen Geschwindigkeit kann diese Art von Maschine herkömmliche Computer jedoch noch nicht ersetzen. Derzeit können sie nur kurzzeitig in geschützten Umgebungen für spezielle Aufgaben eingesetzt werden und sind fehleranfällig.

An Khang (laut SCMP )

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