Mit Physik rechnen: Quantencomputer in der Realität

Der Leistungsfähigkeit selbst modernster Supercomputer sind Grenzen
gesetzt. Wissenschaft und Technik wollen sie mithilfe der
Quantenphysik überwinden: Mit vergleichsweise wenigen Quantenbits
oder Qubits soll es dann möglich sein, in kurzer Zeit
Rechenoperation auszuführen, wie sie mit den mächtigsten
klassischen High-Performance-Computer nicht möglich wären. Damit
kündigen sich Lösungen für etliche praktische Fragestellungen in
den verschiedensten Lebens- und Wissensfeldern, an. Es wird
erwartet, dass Quantencomputing ein enormes Entwicklungspotential
freisetzt. Welche Prozesse dabei in diesen Rechnern ablaufen
werden, wie sie also funktionieren, lässt sich freilich eigentlich
nur mathematisch genau beschreiben – Quantenphysik ist nicht
bekannt dafür, besonders anschaulich zu sein. Umso geheimnisvoller
ist also diese neue Gattung von Rechenmaschine, die
Forschungsgruppen auf der ganzen Welt gerade entwickeln. Im Rennen
um Erfolge sind internationale Kooperationen genauso wichtig, wie
eine Prise Prestigestreben und Konkurrenzdruck – und auch der
Ansporn durch Sicherheitsbedenken. Wie jeder technologische
Fortschritt ist die Quantenbeschleunigung, in der sich
Überlegenheit von Quantencomputing gegenüber klassischen
Technologien ausdrückt, nicht frei von Risiken für die digitale
Gesellschaft. Frank Wilhelm-Mauch ist Professor für Theoretische
Physik an der Universität des Saarlandes und koordiniert zurzeit am
Forschungszentrum Jülich die Entwicklung eines europäischen
Quantencomputers – das Flaggschiff-Projekt OpenSuperQ. Im
Digitalgespräch erklärt der Experte, wie das Vorhaben zustande kam
und mit welchem Ziel es verfolgt wird, was diese neuartige
Technologie auszeichnet und wie man sich als Laie das Rechnen mit
Quantensystemen vorstellen kann. Mit den Gastgeberinnen Marlene
Görger und Petra Gehring diskutiert er, bei welchen Aufgaben
Quantencomputer große Fortschritte versprechen, wie sich an der
Schnittstelle zwischen Physik, Informatik und Ingenieurskunst die
Praxistauglichkeit des Quantencomputing entwickelt – und wer wann
zu welchen Bedingungen Rechenzeit bekommen könnte.