So will Microsoft ein großes Problem der Quantencomputer lösen

Microsoft investiert nicht nur in künstliche Intelligenz, sondern hat auch die Zukunft des Computings im Auge. Diese Woche veröffentlichte das Unternehmen seinen Plan, wie es in den nächsten 10 Jahren einen Quanten-Supercomputer bauen will. 

Erst Mitte Juni schaffte IBM mit seinem Quantencomputer einen (selbst bezeichneten) "Durchbruch" (die futurezone berichtete). Erstmals gelang es den Forscher*innen, einen herkömmlichen Computer bei einer klassischen Simulation zu überflügeln. Nachrichten, dass Quantencomputer schneller als klassische Computer sind, gibt es immer wieder. Bisher waren die Rechenaufgaben jedoch speziell auf Quantencomputer zugeschnitten. 

Quantencomputer sind sehr Fehleranfällig

In seiner Roadmap weist Microsoft darauf hin, dass die Quanteninformatik von "verrauschten" physikalischen Qubits zu zuverlässigen logischen Qubits übergehen muss. Physikalische Qubits seien nämlich nicht für skalierbare Anwendungen geeignet. Heutige Quantencomputer erzeugen nämlich eine große Anzahl von Fehlern, wodurch die Berechnungen "verrauschen" und die Leistung dieser Computer nicht vollständig ausgeschöpft werden kann.

Die Fehleranfälligkeit liegt in der Natur der Quantenbits. Diese sind äußerst instabil und anfällig für Störungen aus der Umgebung. Eine wichtige Aufgabe von Quantenforscher*innen ist es daher, diese Fehler wieder "herauszurechnen".

Majorana-Qubit soll helfen

Microsoft will dazu Hunderte bis Tausende physikalische Qubits zu einem logischen Qubit kombinieren, das nicht mehr so fehleranfällig ist. Das funktioniert jedoch nur, wenn die Fehlerquoten der physikalischen Qubits unter einem gewissen Schwellenwert liegen. Sobald diese Stabilitätsschwelle erreicht ist, ist es möglich, zuverlässige logische Qubits herzustellen. 

Erst im vergangenen Jahr soll Microsoft die Erzeugung eines Qubits aus einem Majorana-Fermion gelungen sein. Diese Art von elementarphysikalischen Teilchen sei sehr stabil, aber auch sehr schwer herzustellen. 

Microsoft schätzt, dass der erste Quanten-Supercomputer mindestens eine Million zuverlässige Quantenoperationen pro Sekunde ausführen muss, um wertvolle Beiträge zur Lösung wissenschaftlicher Probleme leisten zu können. Die Fehlerquote darf dabei nicht mehr als ein Fehler pro Billion Operationen betragen. Für komplexere Simulationen in der Chemie oder Materialforschung seien bereits Milliarden Operationen pro Sekunde nötig. 

Doch davon ist man heute noch weit entfernt. Bei Microsoft will man diesen Meilenstein aber nicht erst in Jahrzehnten, sondern schon in wenigen Jahren erreichen.