Quanten-Computing
Was ist Quantencomputer?
Quantencomputing ist ein Computerbereich, der sich auf die Entwicklung von Computertechnologie auf der Grundlage der Prinzipien der Quantentheorie konzentriert (die das Verhalten von Energie und Material auf atomarer und subatomarer Ebene erklärt). Heutzutage verwendete Computer können Informationen nur in Bits codieren, die den Wert 1 oder 0 annehmen – was ihre Fähigkeit einschränkt. Quantum Computing hingegen verwendet Quantenbits oder Qubits. Es macht sich die einzigartige Fähigkeit subatomarer Teilchen zunutze, die es ihnen ermöglicht, in mehr als einem Zustand zu existieren, dh gleichzeitig in einer 1 und einer 0.
Die zentralen Thesen
- Quantencomputing ist die Untersuchung, wie Phänomene in der Quantenphysik genutzt werden können, um neue Computermethoden zu entwickeln.
- Quantencomputing besteht aus Qubits.
- Im Gegensatz zu einem normalen Computerbit, das 0 oder 1 sein kann, kann ein Qubit eines von beiden oder eine Überlagerung von 0 und 1 sein.
- Die Leistung von Quantencomputern wächst exponentiell mit mehr Qubits.
- Dies ist anders als bei klassischen Computern, bei denen das Hinzufügen weiterer Transistoren die Leistung nur linear hinzufügt.
Quantencomputer verstehen
Superposition und Verschränkung sind zwei Merkmale der Quantenphysik, auf denen diese Supercomputer basieren. Dies versetzt Quantencomputer in die Lage, Operationen mit exponentiell höheren Geschwindigkeiten als herkömmliche Computer und mit viel geringerem Energieverbrauch durchzuführen.
Das Gebiet des Quantencomputings begann in den 1980er Jahren. Es wurde dann entdeckt, dass bestimmte Rechenprobleme mit Quantenalgorithmen effizienter angegangen werden können als mit ihren klassischen Gegenstücken.
Quantencomputing könnte einen großen Beitrag in den Bereichen Finanzen, Militär, Intelligenz, Arzneimitteldesign und -entdeckung, Luft- und Raumfahrtdesign, Versorgungsunternehmen (Kernfusion), Polymerdesign, künstliche Intelligenz (KI) und Big Data-Suche sowie digitale Fertigung leisten.
Sein Potenzial und seine voraussichtliche Marktgröße haben einige der bekanntesten Technologieunternehmen dazu gebracht, im Bereich des Quantencomputings zu arbeiten, darunter IBM, Microsoft, Google, D-Waves Systems, Alibaba, Nokia, Intel, Airbus, HP, Toshiba, Mitsubishi, SK Telecom, NEC, Raytheon, Lockheed Martin, Rigetti, Biogen, Volkswagen und Amgen.
40%
Prozentsatz der großen Unternehmen, die planen, bis 2025 Initiativen rund um Quantencomputing zu starten, laut Gartner.
Quantencomputer vs. klassischer Computer
Quantencomputer verarbeiten Informationen unterschiedlich. Klassische Computer verwenden Transistoren, die entweder 1 oder 0 sind. Quantencomputer verwenden Qubits, die gleichzeitig 1 oder 0 sein können. Die Anzahl der miteinander verknüpften Qubits erhöht die Quantencomputerleistung exponentiell. In der Zwischenzeit erhöht die Verbindung mehrerer Transistoren die Leistung nur linear.
Klassische Computer eignen sich am besten für alltägliche Aufgaben, die von einem Computer erledigt werden müssen. Inzwischen eignen sich Quantencomputer hervorragend zum Ausführen von Simulationen und Datenanalysen, beispielsweise für chemische oder Arzneimittelstudien. Diese Computer müssen jedoch ultra-kalt gehalten werden. Sie sind auch viel teurer und schwieriger zu bauen.
Zu den klassischen Fortschritten in der Computertechnik gehört das Hinzufügen von Speicher, um Computer zu beschleunigen. Inzwischen helfen Quantencomputer, kompliziertere Probleme zu lösen. Während Quantencomputer Microsoft Word möglicherweise nicht besser oder schneller ausführen, können komplexe Probleme schneller ausgeführt werden.
Beispielsweise könnte der in der Entwicklung befindliche Quantencomputer von Google bei vielen Prozessen helfen, etwa um das maschinelle Lernen zu beschleunigen oder energieeffizientere Batterien herzustellen.
Quantum Computing hat eine Reihe anderer Anwendungen, einschließlich des sicheren Austauschs von Informationen. Andere Methoden umfassen die Bekämpfung von Krebs und verschiedenen Gesundheitsproblemen wie Krebs und die Entwicklung neuer Medikamente. Außerdem können Quantencomputer dazu beitragen, Radare und ihre Fähigkeit, Dinge wie Raketen und Flugzeuge zu erkennen, zu verbessern. Andere Bereiche sind die Umwelt und der Einsatz von Quantencomputern, um Wasser mit chemischen Sensoren sauber zu halten.
Google hat 2019 bewiesen, dass ein Quantencomputer ein Problem in Minuten lösen kann, während ein klassischer Computer 10.000 Jahre braucht.
Praxisbeispiel eines Quantencomputers
Google (GOOG) gibt Milliarden von Dollar für seinen Plan aus, seinen Quantencomputer bis 2029 zu bauen. Das Unternehmen hat in Kalifornien einen Campus namens Google AI eröffnet, um sein Ziel zu erreichen. Google investiert seit Jahren in diese Technologie. Dies gilt auch für andere Unternehmen wie Honeywell International (HON) und International Business Machine (IBM). IBM geht davon aus, in den kommenden Jahren wichtige Meilensteine im Quantencomputing zu erreichen.
Während einige Unternehmen persönliche (wenn auch teure) Quantencomputer gebaut haben, gibt es auf der kommerziellen Seite immer noch nichts. Und es besteht Interesse am Quantencomputing und seiner Technologie, wobei JPMorgan Chase und Visa sich mit der Technologie befassen. Einmal entwickelt, könnte Google einen Quantencomputing-Dienst über die Cloud starten.
Unternehmen können auch Zugang zur Quantentechnologie erhalten, ohne einen Quantencomputer bauen zu müssen. IBM plant, bis 2023 einen 1.000-Qubit-Quantencomputer im Einsatz zu haben. Vorerst erlaubt IBM den Zugriff auf seine Maschinen, wenn sie Teil seines Quantum-Netzwerks sind. Teil des Netzwerks sind Forschungseinrichtungen, Universitäten und Labore.
Microsoft bietet Unternehmen zudem über die Azure Quantum-Plattform Zugang zur Quantentechnologie. Dies ist anders als bei Google, das keinen Zugang zu seinen Quantencomputern verkauft.
Häufig gestellte Fragen zu Quantencomputern
Welches Unternehmen war als „Quantum Computer Services, Inc“ bekannt?
America Online (AOL) war früher als Quantum Computer Services Inc. bekannt. AOL begann 1985 als Quantum Computer Services. Das Unternehmen wurde von Mitarbeitern der Control Video Corporation (CVC) gegründet.
Wie baut man einen Quantencomputer?
Der Bau eines Quantencomputers dauert lange und ist teuer. Google arbeitet seit Jahren am Bau eines Quantencomputers und hat Milliarden von Dollar ausgegeben. Google rechnet damit, seinen Quantencomputer bis 2029 fertig zu haben, obwohl IBM hofft, bis 2023 einen 1.000-Qubit-Quantencomputer zu haben.
Wie viel kostet ein Quantencomputer?
Der Bau von Quantencomputern kostet noch immer Milliarden. Die in China ansässige Shenzhen SpinQ Technology plant jedoch, einen 5.000-Dollar-Desktop-Quantencomputer an Verbraucher für Schulen und Hochschulen zu verkaufen. Im vergangenen Jahr begann das Unternehmen mit dem Verkauf eines Quantencomputers für 50.000 US-Dollar.
Wie schnell ist ein Quantencomputer?
Ein Quantencomputer ist um ein Vielfaches schneller als ein klassischer Computer und sogar ein Supercomputer. Der Quantencomputer Sycamore von Google führte auf dem IBM Summit 2019 eine Berechnung durch, mit der er 158-mal schneller war als der schnellste Computer der Welt.
Das Fazit
Quantencomputing unterscheidet sich vom klassischen Computing darin, wie es funktioniert und wofür es verwendet wird. Quantencomputing verwendet Qubits, die gleichzeitig 1 oder 0 sein können, während klassische Computer Transistoren verwenden, die nur 1 oder 0 sein können. Dadurch ist Quantencomputing viel leistungsfähiger und kann für Big-Data-Analysen oder Simulationen verwendet werden. Einen kommerziell entwickelten Quantencomputer gibt es jedoch noch nicht.