IBM öffnet einen Online-Zugang zu seinem Quantencomputer

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Der Technologie-Konzern IBM experimentiert seit geraumer Zeit mit Quantencomputer-Technologien. Jetzt ermöglicht das Unternehmen es allen interessierten Internet-Nutzern, online auf das System zuzugreifen, das physisch im Labor der IBM Labs im US-Bundesstaat New York betrieben wird.

Der Quentencomputer stellt fünf so genannte Qubits zur Verfügung. Und bei der Arbeit mit diesen muss der Anwender im Grunde alles beiseite schieben, was er bisher über die Funktionsweise von Computern wusste. Denn die Qubits können nicht nur die beiden Zustände 0 und 1 annehmen, sondern auch solche dazwischen oder eben beide auf einmal - je nachdem.

Die Nutzer können hier selbst mit Algorithmen experimentieren, die mit einer solchen Form von Computern arbeiten können. Diese unterscheiden sich in verschiedenen Punkten grundlegend von den herkömmlichen Verfahren der Informatik. Der Sinn hinter dem neuen Projekt IBMs liegt so auch darin, interessierte Nutzer mit den grundlegenden Konzepten von Quantencomputern vertrauter zu machen - denn dies ist die Voraussetzung dafür, dass passende Anwendungen entwickelt werden und die Nachfrage nach solchen Systemen aufgebaut wird. Erst dies wird wiederum dafür sorgen, dass die hohen Investitionen in die Entwicklung der Systeme eines Tages wieder hereingeholt werden können.

Demonstriert wird die Leistungsfähigkeit des Quantencomputers dabei am Beispiel des Grover-Algorithmus. Dabei handelt es sich um ein Verfahren zur Suche in unsortierten Datenbanken. Herkömmliche Rechner müssen hierbei linear vorgehen, es wird also ein Speicherbereich nach dem anderen darauf überprüft, ob das Gesuchte enthalten ist. Im schlechtesten Fall benötigt dies so viele Schritte, wie Einträge vorhanden sind.

Durch die Ausnutzung der Eigenarten von Quantencomputern arbeitet der Grover-Algorithmus hingegen wesentlich schneller - maximal benötigt wird hier die Wurzel aus der Menge der Datensätze. Das bedeutet letztlich, dass die Effizienz dieses Verfahrens gegenüber einer linearen Suche bei größer werdenden Datenmengen exponentiell wächst.
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Mal eine ganz grundlegende Frage zu der Entwicklung von Quantencomputer. Wird dadurch das ganze Wissen, welches man beispielsweise über die Netzwerktechnik oder anderen Vertiefungen der IT hat, unbrauchbar? Oder anders gefragt: Müssen die ganzen Protokolle und Dienste von Grund auf neu erfunden werden?
 
@Manqu: Quanten-Computer werden klassische Computer nicht ersetzen. Sie werden sie ergänzen und für mindestens zehn Jahre lediglich ein Nischen-Dasein fristen. Sie eignen sich nur zur Lösung eher spezieller Probleme, die meisten Rechnungen können auf klassischen Computer bei Weitem schneller durchgeführt werden.

Für den Fall, dass du in einer Branche arbeitest, die große Vorteile aus der Nutzung von Quanten-Computern beziehen könnte, kommst du allerdings um das Lernen neuer Sachen nicht herum. Ohne dich dabei entmutigen zu wollen, die zum Verständnis von Quanten-Computern und Quanten-Algorithmen nötige Mathematik ist sehr abstrakt, wenn auch den meisten Informatikern nicht unbekannt (Lineare Algebra, Hilberträume). Das Problem ist allerdings nicht wirklich die bloße Mathematik, sondern das geringe Maß an Intuition das den meisten Informatikern vermutlich sehr fremd vorkommen wird. Während man sich logische Gates noch irgendwie plausibel machen kann und es dafür auch zahlreiche gute didaktische Ansätze gibt, sind Quanten-Computer noch sehr schwer zugänglich -- Grundkenntnisse in der linearen Algebra, Quantenmechanik, Festkörperphysik, statistischer Physik und anliegenden Gebieten sind da schon notwendig. Zugänge für Informatiker gibt es zwar, sind meiner Ansicht nach aber nicht realistisch brauchbar. Da wird sich aber sicherlich mit Wachstum des Feldes noch sehr viel ändern.

Das Beruhigende ist allerdings: Diese Sorgen machen sich zur Zeit alle Informatiker, Programmier, System-Admins etc. Wenn jemand Quanten-Computer an den Mann bringen will, dann muss sich auch jemand um eine sinnvolle Implementierung Gedanken machen, sodass man die Vorteile der neuen Technik ähnlich wie die Vorteile einer GPU über OpenGL oder DirectX ohne sich genaue Gedanken über die Physik machen muss. Das ist ja der Sinn der Abstraktion in allen Programmiersprachen (außer vielleicht Assembly). Diese Dinge werden alle schrittweise eingeführt und sicherlich nicht so schnell, dass keiner mehr hinterherkommt. Also nur ruhig bleiben.
 
@nablaquabla: Vielen Dank, sehr schön erklärt! Ich mache zur Zeit eine Ausbildung zum Informatiker und möchte im nächstem Jahr mit dem Studium beginnen. Für mich ist es daher wichtig zu wissen, in welche Richtung sich dieses Thema entwickeln wird. Mich geht also vor allem auch die Entwicklung für die nächsten 30 Jahre etwas an. Wie ich dich aber verstehe wird eine exponentieller Anstieg von Quantencomputer wohl ausbleiben. Viel mehr können sie für spezielle Berechnungen eingesetzt werden und so die Aufgaben klassischer Computer ergänzen. Ich werde damit dem ganzen etwas gelassener entgegen sehen können. :)
 
@Manqu: Ich denke nicht. Auch heute programmierst du den Bubblesort ja nicht selbst, sonder rufst sort(val1, val2, val3) auf und weisst du dass du ein Array zurück bekommst. Ich denke an der Methodik der Programmiersprache wird sich wenig ändern, außer wir reden von Hardwarenaher Programmierung (Treiber & Co.), das dürften aber die wenigsen sein.
 
@Manqu: Nein, hier ein vielleicht sehr weit hergeholter Vergleich, es gibt da Newton mit seinem Apfel der vom Baum fiel und den allgemeinen Gravitations- und Kraft- und anderen "normalen" Gesetzen der Physik. Und es gibt da auch noch Relativitätstheorie, String-Theorie, Teilchenphysik usw. Das schließt zwar nicht aus, dass aus den zuletzt genannten durchaus mal etwas praktisches hervorkommt, z.B. gibt es Zeitanpassungen beim GPS System deswegen, trotzdem kommt man in 99,99% aller Fälle eben mit "normaler Physik" aus.
Wenigstens zur Zeit. Was in 50 bis 100 Jahren ist, weiß man natürlich nicht.
 
@Lastwebpage: Wenn man das so verglechen kann, bin ich deiner Meinung. Für mich ist halt nicht klar, was ein solcher Quantencomputer genau ist. Kann er genau das gleiche wie herkömmliche Computer nur gegenwärtig NOCH langsamer oder ist es prinzipiell etwas Grundverschiedenes und das Eine kann das Andere nicht ersetzten. Laut nablaquabla in der obigen Antwort demzufolge nicht. Für den klassischen Imformatiker ist es wohl interessanter Schnitstellen zu Quantencomputer zu finden und damit die IT praktisch zu ergänzen.
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