IBMs Fähigkeiten im Quantencomputing

Das Quantencomputing ist seit 35 Jahren ein zentrales Thema für die Technologieriesen. 1981 veranstalteten IBM und das MIT gemeinsam die allererste Quantencomputerkonferenz. Das Quantencomputing basiert auf der Quantenphysik und im Grunde auf der Natur, denn seit über einem Jahrhundert ist bekannt, dass die Bausteine der Natur den Gesetzen der Quantenphysik gehorchen. Deshalb forderte der Nobelpreisträger Richard Feynman 1981 die Wissenschaftler auf, einen Computer nach den Gesetzen der Quantenmechanik zu bauen, um die Natur zu simulieren, nachdem Paul Benioff die Quantentheorie erstmals auf Computer angewandt hatte, indem er über die Schaffung einer Quanten-Turing-Maschine theoretisierte.

Infolgedessen unterhielt IBM über 20 Jahre lang ein Forschungslabor, das sich dieser Sache widmete, da man der Meinung war, dass die derzeitigen elektronischen Digitalcomputer auf Transistorbasis nahezu ausgereizt sind und daher der nächste Schritt mehr als überflüssig ist. Es ist von solcher Bedeutung, dass die Forschung anerkannt und mit der des Weltraumwettlaufs verglichen wird, bei dem IBM ebenfalls ein entscheidendes Rädchen war.

Am 4. Mai 2016 verkündete IBM den Durchbruch. Das Unternehmen hat Forschern und Wissenschaftlern auf der ganzen Welt die Möglichkeit eröffnet, mit Hilfe der IBM Quantum Experience, die als erste ihrer Art auf der Bluemix-Plattform über die IBM Cloud bereitgestellt wird, auf den Fünf-Qubit-Quantenprozessor von IBM auf jedem Desktop oder Mobilgerät zuzugreifen. Das entscheidende Stück in diesem enorm komplexen Puzzle war das Fehlen von Hardware zum Testen von Theorien und Ideen, die IBMs Quantensysteme nun über das Bluemix-Portal bereitstellen. Das Portal ermöglicht es den Nutzern, Algorithmen und Experimente auf IBMs Quantenprozessor auszuführen und zu testen, die mit einzelnen Qubits arbeiten, und die Ressourcen zu erkunden, die das Quantencomputing möglicherweise ermöglicht.

Aber was ist Quantencomputing?

Der Computer, den Sie gerade lesen, arbeitet mit 1 und 0, ein- oder ausgeschaltet auf binärer Basis, aber Quantenzustände ermöglichen es, viel komplexere Informationen in einem viel kleineren Computer zu kodieren. Wenn man das Mooresche Gesetz zugrunde legt, wonach sich die Zahl der Transistoren in einem Mikroprozessor alle 18 Monate verdoppelt, wird die Zahl der Schaltkreise in einem Mikroprozessor bis 2020 oder 2030 auf atomarer Ebene gemessen werden müssen. Quantencomputer werden dann die Kraft der Atome und Moleküle nutzen, um Berechnungen viel schneller durchzuführen als jeder siliziumbasierte Aufbau.

Während ein normaler Computer Daten in den Zuständen 1 oder 0 verarbeiten kann, sind Quantencomputer nicht auf die beiden Zustände beschränkt, sondern können mit jeder Überlagerung und praktisch jedem Punkt dazwischen arbeiten. Die Quintessenz ist, dass Quantencomputer im Gegensatz zu digitalen Computern, die nur die richtige Aktion oder Lösung für ein vorgeschlagenes Problem ausarbeiten, jede mögliche Antwort berechnen und die am besten geeignete blitzschnell analysieren können.

Um es einfach auszudrücken...

Da diese Atome so programmiert werden können, dass sie alle Eingabekombinationen darstellen - und zwar gleichzeitig -, werden bei der Ausführung eines Algorithmus alle möglichen Eingabekombinationen auf einmal getestet, während man bei einem normalen Computer alle möglichen Eingabekombinationen seriell durchgehen müsste, bevor man die Lösung findet, was bei einigen der kompliziertesten Berechnungen eine Ewigkeit dauern würde.

Damit ist das Quantencomputing noch nicht vollständig geknackt - es ist vielmehr der Beginn der Endphase. Durch die Öffnung des Portals für Forscher, Wissenschaftler und Entwickler auf der ganzen Welt hofft man, das Quantencomputing viel schneller von der Hypothese zur Praxis zu bringen, indem man eine weltweite Basis erreicht und nicht nur einige wenige in einem bestimmten Labor. Theoretisch löst das Cloud-Modell das Erfordernis einer physischen Maschine vor Ort, indem ein einzelner Quantencomputer auf der Cloud-Plattform zur Verfügung gestellt wird.

Es handelt sich um einen beispiellosen Fortschritt, der zweifellos den Anfang vom Ende eines über 35 Jahre andauernden Prozesses darstellen wird, aber genau darum geht es im Detail. Auch wenn die praktischen Anwendungen des Quantencomputers noch in weiter Ferne liegen, könnte das, was er verspricht, bahnbrechend sein. D-Wave ist ein kleines kanadisches Unternehmen, das von der CIA und der NASA unterstützt wird und als erstes Unternehmen einen so genannten Quantencomputer zum Preis von 10 Millionen Dollar pro Stück hergestellt hat, obwohl es viele Kritiker gibt, während die meisten Menschen noch nicht genau wissen, wo die Anwendungen letztendlich hinführen könnten.

Aber wohin könnte uns das führen? Was bedeutet das in der realen Welt? Was könnte es für Sie bedeuten?

Nun, die Anwendungen betreffen fast alle Branchen und insbesondere die Entwicklung dieser Branchen. D-Wave testet derzeit eine neue Software für eine äußerst komplexe Software, die mit der derzeitigen Flugzeugtechnologie nicht betrieben werden kann, mit dem Ziel, die Sicherheit von Flugzeugen zu erhöhen. In Bezug auf die Erforschung der Welt jenseits unserer eigenen könnte die Quantenphysik Daten auswerten, die von Teleskopen genutzt werden, um entfernte Planeten zu entdecken, die unserer eigenen Welt ähneln. In der Welt der Politik und globaler Organisationen können Marketing-/Verbraucherdaten in Sekundenschnelle analysiert werden, wobei bestimmte Bereiche, Trends und Vorlieben ermittelt werden können, was bisher nicht möglich war. Darüber hinaus wird prognostiziert, dass hyperpersonalisierte Werbung (so abschreckend das auch klingen mag) ein enormer Faktor für das Wirtschaftswachstum und die Ankurbelung der Verbraucherausgaben sein könnte.

Autonome Fahrzeuge sind, wie wir alle wissen, in den metaphorischen Pipelines mit Google und Volvo an der Spitze, während Berichte behaupten, dass ihre jeweiligen Technologien vielleicht Quantencomputer verwenden, um Software zu entwerfen, die Autos von Landmarken unterscheidet, könnte die präzise Wettervorhersage endlich eine Chance sein, obwohl ich nicht viele kenne, die solchen Vorhersagen vertrauen würden, sei es ein Quantencomputer oder ein klischeehafter Moderator. Die Technologie könnte schließlich bis zur Berechnung unserer Reisezeiten und -varianten durchdringen, während die Gesundheitsfürsorge vielleicht am interessantesten und weitreichendsten ist, indem DNA-Sequenzierungsdaten analysiert werden, um bessere gezielte Behandlungen zu entdecken, während rechnerische Entwicklungen auch dazu führen könnten, genau zu bestimmen, wie Krankheiten entstehen und wie sie folglich gestoppt werden können.

Es geht nicht nur um die Geschwindigkeit, sondern auch um die schiere Menge an Informationen, die gleichzeitig verarbeitet und analysiert werden können. Zeit- und Kostenersparnis sind zwei der wichtigsten Anwendungsbereiche, obwohl die Hauptanwendung für Quantencomputer darin besteht, außergewöhnlich komplexe Rechenprobleme zu lösen, die wir heute noch nicht lösen können. In der Pharmazie, wo es um die Entdeckung neuer Medikamente geht, ist das Testen von Billionen von Aminosäurekombinationen, um ein einziges Protein zu finden, der Inbegriff der Fähigkeiten, zu entdecken, darüber hinauszugehen und letztendlich unsere Evolution fortzusetzen.

Über Assured Systems

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