Noch sind Quantencomputer keine Geräte für den Alltag, doch sie könnten künftig etwa in der Kryptografie, der Medikamentenentwicklung, der Finanzwelt oder der Materialforschung eine wichtige Rolle spielen. Der Grund dafür ist, dass sie bestimmte hochkomplexe Rechenaufgaben anders und in Zukunft womöglich deutlich effizienter lösen können als klassische Computer.
Vor diesem Hintergrund meldet das Innsbrucker Unternehmen ParityQC nun einen neuen Rekord, den es gemeinsam mit IBM erzielt hat. Wie das Unternehmen bekannt gab, sei auf einem IBM-Quantum-Heron-Prozessor die bislang größte jemals gemessene Quanten-Fourier-Transformation (QFT) gelungen. Dabei wurden 52 supraleitende Qubits verarbeitet. Die QFT ist ein grundlegendes Rechenverfahren im Quantencomputing und ein wichtiger Baustein für viele weitere Algorithmen, etwa in der Zahlentheorie und Kryptografie. Besonders bemerkenswert ist der Wert auch deshalb, weil der bisherige Benchmark laut Aussendung bei 27 Ionenfallen-Qubits lag und damit fast verdoppelt wurde.
"Dieser Meilenstein war nur durch die Synergie von IBMs neuester Quantenhardware und der ParityQC-Architektur möglich, die eine exponentielle Effizienzsteigerung ermöglicht", sagen Wolfgang Lechner und Magdalena Hauser, Co-CEOs von ParityQC. "Was wir hier erleben, ist, dass die europäische Quanteninnovation weltweit eine Vorreiterrolle dabei einnimmt, theoretisches Potenzial in reale Leistung umzusetzen."
Warum der Rekord nicht nur mit einer höheren Qubit-Zahl zu tun hat
Entscheidend ist laut ParityQC nicht allein, wie viele Qubits ein Chip theoretisch besitzt, sondern wie viele davon sich für einen vollständigen Rechenvorgang mit richtigem Ergebnis tatsächlich sinnvoll nutzen lassen. Zwar kann der verwendete IBM-Chip mit insgesamt 156 Qubits arbeiten, eingesetzt wurden hier aber 52. Der Grund: Bei einer höheren Zahl wären die Fehler laut Unternehmen derzeit noch zu groß gewesen, um ein verlässliches Resultat zu erhalten.
Genau deshalb spricht ParityQC von einer größeren Quantencomputing-Kapazität und nicht bloß von mehr Qubits. Vereinfacht bedeutet das, dass doppelt so viele Daten bei gleicher Ergebnisqualität verarbeitet werden konnten wie beim bisherigen Benchmark. Möglich wurde das laut Unternehmen auch durch die eigene Parity-Twine-Architektur, die die Zahl der nötigen Rechenschritte reduziert. Zudem seien keine sogenannten SWAP-Gatter nötig, die auf vielen Plattformen zusätzlichen Aufwand verursachen und die Fehleranfälligkeit erhöhen. So könne der Algorithmus mit weniger Zwischenschritten, weniger Rauschen und höherer Genauigkeit ausgeführt werden.
Rekorde über die Zeit. © ParityQC
Wofür solche Fortschritte einmal nützlich sein könnten
Für das Unternehmen ist der Rekord ein Hinweis darauf, dass Quantencomputing zunehmend den Schritt aus dem akademischen Umfeld in Richtung industrieller Anwendung schafft. Langfristig könnte die Technologie etwa bei der Simulation molekularer Wechselwirkungen in der Wirkstoffforschung, bei komplexen Portfoliooptimierungen und Risikomodellen im Finanzbereich oder in der Materialwissenschaft relevant werden.
"So wie die Verdopplung der Transistordichte einst das Zeitalter der integrierten Schaltkreise einläutete, markiert die Verdopplung der Quantencomputing-Kapazität den Eintritt des Quantencomputings in seine eigene Ära der exponentiellen Skalierung", meint Hermann Hauser, Investor bei ParityQC und Mitbegründer von Acorn und ARM.
Auch IBM bewertet den Schritt als richtungsweisend: "Die Demonstration von ParityQC, dass ihre Parity Twine-Anwendung diesen QFT-Benchmark erreicht hat – unter Verwendung von IBM-Quantenhardware –, ist ein vielversprechendes Beispiel dafür, wie die Anwendung auch auf Hardware-angepasste Implementierungen von Algorithmen ausgeweitet werden könnte, die komplexe, für die Industrie nützliche Optimierungsprobleme lösen, während sich unsere Hardware gemäß unserer Roadmap verbessert", so Scott Crowder, Vice President, IBM Quantum Adoption.
"Wir sind unglaublich stolz auf diese Leistung, die der hervorragenden Arbeit der Hardware- und Architekturteams auf beiden Seiten zu verdanken ist. Fortschritte wie diese zeigen, dass die Entwicklung der Quantentechnologien beginnt, einem vorhersehbaren Weg zu folgen", kommentieren Wolfgang Lechner und Magdalena Hauser abschließend.
www.parityqc.com
www.ibm.com
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