IBM Research stellt Quantencomputer als Clouddienst bereit

IBM macht seine Quantencomputertechnik als Cloudservice verfügbar. Interessenten können im Rahmen der „IBM Quantum Experience“ über das Internet auf das 5-Qubit-System zugreifen, dass IBM Research im US-Bundesstaat New York betreibt. Mittels einer bereitgestellten Programmierschnittstelle und Benutzeroberfläche lassen sich experimentelle Programme darauf ausführen.

Blick ins Innere von IBMs Quantencomputer (Bild: IBM)

Der Zugriff auf den Quantencomputer-as-a-Service ist kostenlos. IBM erhofft sich von dem Angebot neue Erkenntnisse, die die Entwicklung der noch nicht sehr weit erforschten Technik beschleunigen. Das Unternehmen hat in der Vergangenheit bereits einige bedeutende Fortschritte erzielt und sieht die Quantencomputertechnik als Grundlage für die nächste Generation Supercomputer.

Quantencomputing basiert auf der Quantentheorie und verwendet subatomare Partikel zur Datenspeicherung. Entsprechende Computer sollen deutlich schneller arbeiten als heutige Systeme und jegliche Aufgaben berechnen können. Noch existiert aber kein funktionierender universeller Quantencomputer.

IBMs Quantum Experience baut auf einem Prozessor mit fünf Quantenbits (Qubit) auf. Das System steht im T.J. Watson Research Center in New York. Es umfasst auch eine Kühleinheit, die die supraleitenden Qubits auf minus 273 Grad Celsius herunterkühlt. Dies ist nötig, weil die gespeicherten Daten sonst durch Wärme oder Strahlung beschädigt werden können.

In dieser Kühleinheit kühlt IBM die supraleitenden Quantenbits auf minus 273 Grad Celsius herunter, damit die in ihnen gespeicherten Daten nicht beschädigt werden (Bild: IBM).

Im Gegensatz zu heute eingesetzten Bits, die entweder den Zustand 1 oder 0 haben, kann ein Quantenbit auch beide Zustände gleichzeitig annehmen. Dies wird als Superposition oder als 0+1 bezeichnet. Da beide Zustände 0 und 1 eine Phasenbeziehung miteinander haben, ist das Vorzeichen dieser sogenannten Superposition wichtig. Allerdings können im Superpositionszustand ein Bit-flip-Fehler, bei dem 0 und 1 vertauscht werden, sowie ein Phase-flip-Fehler auftreten, bei dem das Vorzeichen umgewandelt wird.

Da alle aktuellen Quantenbit-Technologien durch Wechselwirkung mit Materie und elektromagnetischer Strahlung ihre Daten verlieren, versuchen Forscher Informationen länger zu erhalten, indem sie diese über viele Qubits verteilen. Lassen sich die Wechselwirkungen zwischen direkt benachbarten physischen Qubits kontrollieren, lässt sich auch ein logisches Qubit kodieren. Es wird dadurch ausreichend stabil, um fehlerfreie Operationen durchzuführen.

Benutzeroberfläche von IBMs Quantum Experience (Bild: IBM)

Nach Einschätzung von IBM wird es innerhalb eines Jahrzehnts Quantenprozessoren geben, die aus 50 bis 100 logischen Qubits bestehen. Ihm zufolge würde bereits ein System mit 50 Qubits jede Kombination aus Superrechnern der gegenwärtigen Top-500-Liste übertreffen.

„Quantencomputer haben das Potenzial, die computergestützten Wissenschaften zu transformieren“, sagte Arvind Krishna, Direktor von IBM Research, bereits vor einem Jahr. „Sie werden üblicherweise für die Kryptografie erforscht. Wir sehen jedoch auch ein bedeutendes Einsatzgebiet darin, bisher nicht lösbare Problemstellungen in der Physik oder Quantenchemie zu bearbeiten. Dies könnte etwa der Materialforschung oder Medikamentenentwicklung völlig neue Möglichkeiten eröffnen.“

[mit Material von Larry Dignan, ZDNet.com]