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(Quelle: Egorov Artem/Shutterstock.com)

Das Gefährliche daran, ein Quantencomputer-Nerd zu sein – oder ein Liebhaber, für diejenigen unter uns, die weniger zur Selbstironie neigen – ist, dass unweigerlich eine offensichtliche Frage auftaucht. Und diese Frage lautet: „Aber was kann ein Quantencomputer, was ein klassischer Computer nicht kann?“

Um ehrlich zu sein, ist diese Frage ein bisschen wie eine Spaßbremse. Nicht, weil Quantencomputer nichts wirklich Cooles können, sondern weil unser begrenzter Verstand es noch nicht geschafft hat, Algorithmen zu entwickeln, die für die Vorteile, die Quanteneffekte bieten könnten, wirklich sinnvoll wären. Wenn dies ein spirituelles Dilemma wäre, könnte man es mit dem Versuch eines Menschen vergleichen, das Konzept einer allwissenden, allmächtigen Gottheit zu begreifen. Es ist deswegen so kompliziert, weil wir nicht wissen, was wir nicht wissen.

In dem sehr kleinen Bereich dessen, was wir derzeit als relevant für das Quantencomputing erkannt haben, können Quantencomputer mit einer Liste bekannter Algorithmen aus dem „Quantum Algorithm Zoo“ arbeiten. Aber auch diese Liste ist, wie eine andere auf Wikipedia, noch in Arbeit. Man sollte sich damit anfreunden können, in das Reich der fortgeschrittenen mathematischen Systeme einzutauchen, die auch als Orakel bezeichnet werden. Wie sich herausgestellt hat, ist dies ein gewisser limitierender Faktor.

Die momentane und ziemlich harte Wahrheit ist, dass es in der realen Welt keine Probleme gibt, die nur mit einem Quantencomputer gelöst werden können. Zumindest nicht im Moment. Alles, was uns derzeit interessiert, kann höchstwahrscheinlich auf einem klassischen Computer gelöst werden, wenn man ihm ein paar Millionen oder Milliarden Jahre (und viel Energie) gibt. Nicht für jede Berechnungsaufgabe braucht man einen Quantencomputer. Katie Pizzolato, Direktorin von IBM QStart, und William Hurley, Gründer und CEO von Strangeworks, einem Startup-Unternehmen für Quantencomputer in Austin, Texas, äußerten sich zum aktuellen Stand des Quantencomputings.

Das Potenzial des Quantencomputing ist unbestritten

Laut Pizzolato befinden wir uns noch in den Anfängen des Quantencomputings und sind mindestens noch ein paar Jahre davon entfernt, Probleme zu lösen, die klassische Computer nicht lösen können. „Es gibt mehr als 130 Unternehmen, die Fortune-500-Firmen, akademische Einrichtungen, Forschungslabors, Regierungslabors und Start-ups auf der ganzen Welt vertreten, die heute mit echten Geschäftsaufgaben auf echter Quantenhardware experimentieren“, sagte sie.

Der Grund, warum das Quantencomputing weiterhin unsere Fantasie beflügelt und so viel Interesse weckt, ist die Tatsache, dass seine potenzielle Geschwindigkeit bei der Lösung bestimmter Probleme immer noch ungeheuer faszinierend ist, auch wenn wir noch nicht ganz so weit sind. Theoretisch könnte ein Quantencomputer aufgrund seiner Komplexität epische Herausforderungen in einer Vielzahl von Branchen lösen, von der Pharmazie über den Verkehr und die Infrastruktur bis hin zu Finanzwesen und Cybersicherheit. Denn Quantencomputer sind in der Lage, unvorstellbar große Zahlen zu faktorisieren und mathematische Rätsel wie das Problem des Handlungsreisenden zu lösen, die einen klassischen Computer schnell überfordern würden.

„Ich denke, die Öffentlichkeit wird das Wunder des Quantencomputers wahrscheinlich gar nicht wahrnehmen“, sagte Hurley. „Sie werden davon betroffen sein, aber wahrscheinlich nicht als direkte Nutzer, und werden daher wahrscheinlich nicht wirklich überrascht sein.“ Hurley fügte hinzu, es sei unwahrscheinlich, dass in nächster Zeit ein „Killer-App“-Algorithmus entwickelt wird, auf den man verweisen kann, wenn man über die Fähigkeiten des Quantencomputers spricht.

Warum also sollte man sich überhaupt dafür begeistern, wenn es so schwer ist, überhaupt reale Probleme zu lösen? Hurley zufolge bedeutet die Tatsache, dass ein Quantencomputer kein großes reales Problem lösen kann, nicht, dass er dabei nicht helfen kann. Er glaubt vielmehr, dass einige der komplexen Berechnungen beispielsweise in der Erforschung des Klimawandels und der Krebsforschung gute Kandidaten für eine Erforschung aus der Perspektive des Quantencomputers wären.

„Ich bin mir zwar nicht sicher, ob die Quantenphysik eines der beiden Probleme lösen wird, aber ich glaube, dass sie einen enormen Einfluss auf den Stand der Technik in beiden Bereichen haben wird“, sagte er.

Pizzolato ist optimistisch, was die Auswirkungen des Quantencomputings auf viele Bereiche von Wissenschaft und Technik angeht. „Die Ideen, die dahinter stehen, sind grundlegend innovativ, und es wird ständig an neuen Ideen geforscht“, sagte sie. Quantenforscher würden unablässig „die Grenzen dessen ausloten, was man mit einem Quantencomputer machen kann, und gleichzeitig herausfinden, wie es die Welt, in der wir leben, beeinflussen kann“, sagte sie. Dies erfordert jedoch einen ständigen Austausch mit Technologieführern in Branchen wie dem Finanzdienstleistungssektor, der Energie, der Elektronik, der Automobilindustrie, der Chemie, dem Gesundheitswesen und den Fluggesellschaften.

Für das nächste Jahrzehnt setzt Pizzolato große Hoffnungen auf Dinge wie die Simulation neuer Materialien oder die Entdeckung von Medikamenten.

„Es gibt einige Probleme, bei denen Quantencomputer einen natürlichen, exponentiellen Vorteil gegenüber konventionellen Computern haben, zum Beispiel solche, die von Natur aus quantenbasiert sind, wie die Quantenchemie“, so Pizzolato. Auch das Machine Learning sei ein guter Kandidat für die Beschleunigung von Quantencomputern, sagte sie. „Wir erwarten, dass weitere Forschung zu praktischen Anwendungen führen wird“, sagte sie.

Hurley zufolge bedeutet die Tatsache, dass die breite Öffentlichkeit noch keine greifbaren Ergebnisse des Quantencomputings sehen kann, nicht, dass es für reale Probleme keine Rolle spielt. „Ich denke, wir sehen das an den Milliarden von Dollar, die Regierungen in Quantencomputing investieren“, sagte er. „Es ist eine viel größere Sache, als die Leute auf den ersten Blick vermuten.“

Die USA haben kürzlich eine Initiative für Quantencomputing und künstliche Intelligenz im Wert von 1 Mrd. USD angekündigt, die 300 Mio. USD für den Aufbau neuer Labors des Energieministeriums mit Schwerpunkt auf Quantencomputing beinhaltet.

Fazit

Vielleicht geht es ja nicht darum, die Fragen zu lösen, die wir zu stellen wissen, sondern die richtigen Fragen zu stellen, die das Quantencomputing lösen kann – ähnlich wie Douglas Adams' Supercomputer „Deep Thought“ in „Per Anhalter durch die Galaxis“, dessen Antwort auf die „ultimative Frage nach dem Leben, dem Universum und allem“ 42 lautet.

Denn wissen Sie, was ein Quantencomputer nicht kann? Er kann Ihnen nicht sagen, ob er irgendetwas Nützliches tun kann. Und die Kreativen unter uns sollten das vielleicht selbst herausfinden.