IBM verkündet Großes: Wie nah ist der Quantenrechner für den "Alltag"?

Die Vision klingt vertraut: Ein praxisnaher Quantencomputer, der reale Probleme löst, und das bald. Genau das hat IBM jetzt angekündigt - mal wieder. Ein Blick zurück zeigt: Schon vor Jahren versprach der Konzern Ähnliches. Was ist diesmal anders?
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IBMs Quantencomputer-Revolution: diesmal wirklich?

Im Zentrum der aktuellen Ankündigung steht das neue Quantenprojekt "Starling", das IBM in einem Rechenzentrum in Poughkeepsie, New York, errichtet. Die Anlage soll bis 2029 als erste Plattform dienen, auf der IBM nach eigenen Angaben "praktische Quantenanwendungen" ermöglichen will. Vier Jahre später, 2033, soll mit "Bluejay" ein System mit 2.000 logischen Qubits und einer Milliarde sogenannter Quanten-Gates folgen. Es wäre ein deutlicher Sprung gegenüber heutigen Versuchsanlagen mit meist nur wenigen Dutzend zuverlässigen Qubits.

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IBM
IBM betont, dass dieser Fortschritt nur durch eine verbesserte Fehlerkorrektur erreicht werden kann - ein zentrales Problem der Quanteninformatik. "Fehlerkorrektur ist der Schlüssel, um skalierbare Lösungen zu ermöglichen", so IBM-Manager Jerry Chow. Die Firma spricht von einem Technologiesprung, vergleichbar mit dem Wechsel vom Klapphandy zum Smartphone.


Doch IBM ist mit solchen Ankündigungen nicht zum ersten Mal präsent: Schon im Jahr 2020 (wir hatten berichtet) erklärte der Konzern, man sei auf dem besten Weg, die Quantencomputer-Nutzung aus dem Labor in die Praxis zu bringen - und kündigte damals an, "innerhalb weniger Jahre" Anwendungen zu schaffen, die herkömmliche Supercomputer übertreffen. Der damalige Zeitplan klang ähnlich ehrgeizig wie heute - und doch sind viele der versprochenen Anwendungen bislang ausgeblieben.

Diesmal gibt IBM jedoch an, dass der "Quantum Advantage" - also das Lösen von Problemen billiger, schneller oder effizienter als mit klassischen Computern allein - bereits bis Ende 2026 erreicht werden soll, noch vor der vollständigen Fehlertoleranz. Für diesen Meilenstein setzt das Unternehmen noch 2025 den IBM Quantum Nighthawk, einen neuen Prozessor mit 120 Qubits in einem quadratischen Gitter, der eine "16-fache effektive Schaltkreistiefe" gegenüber dem aktuellen Heron-Prozessor ermöglichen soll. IBM Quantum-Roadmap: Der Weg zum nutzbaren QuantencomputerDas ist der große IBM-Plan zum 'Real World' Quantenrechner Außerdem hat IBM in den vergangenen Jahren sichtbare Fortschritte erzielt: Das Unternehmen betreibt heute die weltweit größte Flotte verfügbarer Quantenprozessoren und meldet Einnahmen von über einer Milliarde US-Dollar durch Quantenservices. Diese Umsätze stammen allerdings vorrangig aus der Forschung und dem industriellen Testbetrieb. Alltagsnahe Anwendungen oder marktreife Produkte gibt es bislang nicht.

Quanten greifbar

Zudem ist der Wettbewerb enorm: Google präsentierte Ende 2023 mit "Willow" einen eigenen Quantenchip, der laut Unternehmen Aufgaben in Minuten löst, an denen klassische Supercomputer scheitern - wenn auch nur für eng definierte Spezialprobleme. Microsoft wiederum hat mit "Majorana 1" einen Chip vorgestellt, der höhere Zuverlässigkeit verspricht - auch hier steht die Fehlerkorrektur im Zentrum.

Ja, IBM liefert diesmal eine konkretere technische Roadmap als 2020 - mit Zeitmarken, Architekturbeschreibungen und Leistungszielen. Doch ob Starling und Bluejay tatsächlich das leisten, was versprochen wird, bleibt auch dieses Mal offen. Entscheidend wird sein, ob die in Aussicht gestellten Fortschritte bei der Fehlerkorrektur sich auch unter realen Bedingungen bewähren - und ob daraus Anwendungen entstehen, die über das Demonstrationsstadium hinausgehen. Die Quantenrevolution scheint mal wieder greifbar - aber weiter nicht garantiert. IBM Quantum-Roadmap: Der Weg zum nutzbaren Quantencomputer Fortschritte von IBM Quantum Computing für technische Nerds
  • Bivariate Bicycle (BB) Codes: IBM setzt auf quantum low-density parity check (qLDPC) Codes für Fehlerkorrektur; der [[144,12,12]] "gross code" kodiert 12 logische Qubits in 144 Daten-Qubits plus 144 Syndrom-Check-Qubits - 10x effizienter als Surface Codes
  • Logische Prozessoreinheiten (LPUs): Effiziente, fehlertolerante Einheiten basierend auf generalisierter Gitter-Chirurgie (lattice surgery) für Clifford-Gates, Zustandspräparation und Messungen
  • Universelle Adapter: Verwenden "Brücken" zum Austausch logischer Quanteninformationen zwischen Modulen, teilweise implementiert durch Mikrowellen-L-Koppler
  • Magic State Factories: Erzeugen, destillieren und verwenden "magic states" für universelle Gates; IBM hat 2024 bereits eine experimentelle Demonstration eines solchen Protokolls veröffentlicht
  • C-Koppler: Ermöglichen Langstreckenverbindungen zwischen entfernten Qubits innerhalb eines Quantenchips
  • L-Koppler: Ermöglichen Langstreckenverbindungen zwischen Qubits auf separaten Quantenchips
  • Relay-BP Decoder: Erste Decoder-Architektur, die genau, schnell, flexibel und kompakt ist; passt auf FPGA oder ASIC und erreicht 5-10x Reduktion gegenüber anderen führenden Decodern
  • Quadratisches Gitter: Neue Qubit-Anordnung mit 4 direkten Verbindungen pro Qubit (vs. 2-3 bei Heavy-Hex-Gitter), ermöglicht 16x größere effektive Schaltkreistiefe

Zusammenfassung
  • IBM plant mit 'Starling' bis 2029 erste praktische Quantenanwendungen
  • Bis 2033 soll 'Bluejay' mit 2.000 logischen Qubits realisiert werden
  • Verbesserte Fehlerkorrektur gilt als Schlüssel für skalierbare Lösungen
  • Ähnliche ambitionierte Ankündigungen machte IBM bereits im Jahr 2020
  • IBM erzielt Milliardenumsatz mit Quantenservices für Forschung und Tests
  • Google und Microsoft entwickeln ebenfalls fortschrittliche Quantenchips
  • Trotz konkreterer Roadmap bleibt praktischer Nutzen der Technologie offen

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