Forscher finden Grenze, die klassische Computer nie knacken werden

Ein Experiment, das fast unscheinbar wirkt, sorgt für eine klare Botschaft: Quantencomputer können etwas, was klassische Rechner niemals erreichen werden. Kein Trick, kein späterer Algorithmus wird daran etwas ändern - hier gibt es eine Grenze, die für immer bestehen bleibt.

Uneinholbar: Quantencomputer sprengen Grenzen

Worum geht es dabei überhaupt? Quantencomputer gelten als Kandidaten für die nächste Rechnergeneration. Sie verarbeiten Informationen nicht in Bits, die nur 0 oder 1 sein können, sondern in Qubits, die Überlagerungen vieler Zustände tragen. Das erlaubt ihnen, bestimmte Aufgaben anders anzugehen als klassische Maschinen. Forscher haben nun einen Nachweis (ArXiv/Preprint) gefunden, nicht für eine absolute Überlegenheit in allen Dingen, aber für eine präzise Aufgabe, bei der klassische Systeme mathematisch immer ins Hintertreffen geraten.

Die Aufgabe, die hier gewählt wurde, ist ein Spiel zwischen Zufall und Muster. Ein Quantenprozessor mit zwölf Qubits erzeugt Zustände, die anschließend mit zufälligen Messungen geprüft werden. Gemessen wird, ob die Ausgaben den "wahrscheinlichen" Quantenresultaten entsprechen.


Der Maßstab dafür ist der sogenannte Cross-Entropy-Score. Die Forscher konnten beweisen: Um denselben Wert wie das Quanten­system zu erreichen, müsste ein klassisches Gerät mindestens 62 Bits an Speicher nutzen, teilweise sogar bis zu 382 Bits - während der Quantenprozessor es mit seinen zwölf Qubits schafft. Diese Grenze ist mathematisch belegt, unabhängig davon, welche neuen Ideen klassische Algorithmen noch hervorbringen. Über zehntausend Durchläufe zeigte sich: Der Vorsprung der Quantenmaschine blieb konstant.

Man kann sich das vorstellen wie zwei Spieler, die dieselbe Menge an Information transportieren müssen. Der erste muss schwere Kisten voller Akten stapeln und schleppt sie mühsam durch den Raum. Der zweite zieht lediglich einen kleinen USB-Stick aus der Tasche, auf dem alle Daten bereits gespeichert sind. Am Ende tragen beide den gleichen Inhalt ans Ziel - doch der eine ist beladen und erschöpft, während der andere leichtfüßig weitergehen kann.

Nachweisbar nicht zu schlagen

Die Autoren sprechen von "quantum information supremacy". Das bedeutet nicht, dass Quantencomputer nun alle Probleme schneller lösen. Es heißt vielmehr: Bei dieser klar definierten Aufgabe gibt es einen Vorteil, den klassische Rechner nie einholen werden. Es ist ein Fundamentaldetail der Informationsdichte, kein Rennen um Geschwindigkeit.

Die Einordnung ist wichtig, denn in den kommenden Tagen wird man vermutlich mal wieder viele Schlagzeilen über übermächtige Quantencomputer lesen. Doch es geht nicht darum, dass heutige Quantenchips plötzlich die Weltwirtschaft berechnen oder Verschlüsselungen brechen. Es geht um einen präzisen Beweis: In bestimmten Situationen ist Quantenlogik so dicht gepackt, dass kein klassisches System sie jemals imitieren kann. Ein kleiner Schritt im Labor - und ein dauerhaft gezogener Strich zwischen zwei Welten.


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