Quanten Computer sind die ultimative Rechenmaschine und die große Innovation im Hardwarebereich. Die Versprechen bisher unmöglicher Rechenleistungen und Rechengeschwindigkeiten machen vor allem neue Anwendungen in der Wissenschaft möglich als auch neue Sicherheitsverfahren notwendig. Zwei Seiten der Quanten Computer Medaille. Als Maschine ist so ein Quanten Computer immer noch schwer vorstellbar. Das Video gibt einen Einblick in das Quanten AI Computer Lab von Google, die Entstehung des Quanten Computers und zeigt Menschen hinter der Maschine. Hier samt kurzer Zusammenfassung.
Inhaltsverzeichnis
- Blick hinter die Kulissen: Googles Quantencomputing-Revolution
- Der erste Durchbruch – Googles Quanten Technologie
- Funktionsweise von Quantencomputern – Qubits und Superposition
- Technologieentwicklung – Von den Prozessoren zur Kühltechnik
- Kühlen auf kosmische Temperaturen
- Steuerung der Qubits und die Herausforderung der Algorithmen
- Zukunftsaussichten: Anwendungen
- Das Google Quantum AI Lab im Video
Blick hinter die Kulissen: Googles Quantencomputing-Revolution
Normalerweise erscheint Quantencomputing für viele abstrakt und schwer verständlich. Google öffnet nun die Türen zu seinen Laboren, um zu zeigen, wie weit diese Technologie schon entwickelt wurde und warum sie echte Probleme lösen kann.
Der erste Durchbruch – Googles Quanten Technologie
Im Jahr 2019 machte Google einen bedeutenden Schritt, indem es zeigte, dass Quantencomputer echte Berechnungen durchführen können. Ein spezieller Algorithmus lief auf einem Quantenprototyp in nur 200 Sekunden, eine Aufgabe, die den stärksten Supercomputer der Welt 10.000 Jahre gekostet hätte.
Funktionsweise von Quantencomputern – Qubits und Superposition
Klassische Computer arbeiten mit Bits, die entweder 0 oder 1 sein können. Im Gegensatz dazu nutzen Quantencomputer Qubits, die sich in einem Zustand zwischen 0 und 1 befinden können. Diese Überlagerung (Superposition) eröffnet exponentiell höhere Rechenkapazitäten. Ehrlich gesagt: es übersteigt meine Vorstellungskraft.
Technologieentwicklung – Von den Prozessoren zur Kühltechnik
Die Herzstücke der Quantencomputer sind die winzigen Prozessorchips, die bei extrem niedrigen Temperaturen arbeiten müssen. Google entwickelt diese Prozessoren in Santa Barbara und setzt dabei auf Aluminium und Silizium in speziellen Mustern. Die „Pakete“, in denen die Qubits leben, müssen speziell isoliert und gekühlt werden – „kalt, dunkel und leise“ sind die Bedingungen, die den Qubits die nötige Stabilität geben.
Kühlen auf kosmische Temperaturen
Um die benötigte Supraleitung zu erreichen, werden die Chips auf Temperaturen von bis zu 0,01 Kelvin heruntergekühlt – kälter als der Weltraum! Das Herzstück dieses Systems ist der Dilutionskühler mit zwei Kühlkreisläufen, der es ermöglicht, die Temperatur in mehreren Stufen zu senken.
Steuerung der Qubits und die Herausforderung der Algorithmen
Die Signale zur Steuerung der Qubits werden über eine Vielzahl an Kabeln und komplexen Steuerracks gesendet. Durch präzise Kalibrierung der Mikrowellen- und DC-Gates lassen sich die Wellenformen so anpassen, dass sie den Qubits die richtigen Anweisungen geben. Diese Abfolge von Kalibrierungen ist entscheidend, um komplexe Algorithmen zu steuern.
Zukunftsaussichten: Anwendungen
Google sieht Quantencomputer als eine Technologie, die neue Wege für die Lösung komplexer Probleme eröffnet – von der Materialwissenschaft über maschinelles Lernen bis hin zur Medizin. Die Fortschritte im Bereich Hardware und Algorithmen sind vielversprechend, und es wird spannend, die nächsten Schritte auf dieser Reise zu verfolgen.
