Der Mann, der Microsofts Traum vom Quanten-Supercomputer verwirklichte

Im Jahr 2000 machte ein Microsoft-Manager dem Bergsteiger und Physikprofessor Chetan Nayak ein verlockendes Angebot: Er sollte in das Unternehmen einsteigen, den nahegelegenen Mount Rainier besteigen und gemeinsam einen Quantencomputer bauen.

Nayak nahm dies an und bezwang innerhalb von zwei Jahren den höchsten Gipfel des Staates Washington. Der Weg zur Entwicklung eines Quantengeräts ist jedoch noch nicht zu Ende.

Die große Maschine

Laut WSJ arbeitet fast jeder Technologieriese am Bau eines Quantencomputers, von dem man glaubt, dass er in Bereichen wie Verschlüsselung und Medizin große Fortschritte bringen wird.

Grundsätzlich arbeiten Computer meist bitbasiert, jedes Bit hat 2 Werte 0 und 1. Jedes Bit kann zu einem Zeitpunkt immer nur einen einzigen Wert annehmen. Bei Quantencomputern haben Qubits jedoch mehr als zwei Werte, sie können unendlich viele Werte zwischen 0 und 1 annehmen.

Sie können zu einem bestimmten Zeitpunkt auch unterschiedliche Werte haben. Mit anderen Worten: In der gleichen Zeit, in der ein herkömmlicher digitaler Computerchip Daten von Punkt A nach Punkt B übertragen oder mathematische Operationen durchführen kann, kann ein Quantencomputer eine unvorstellbar große Menge an Berechnungen durchführen.

Qubits haben unendlich viele Werte zwischen 0-1. Foto: The Next Web.

Theoretisch könnten Quantencomputer viel größere Datenmengen verarbeiten und so zu potenziellen Durchbrüchen in Bereichen wie Medizin, Wissenschaft und Finanzen führen.

Man geht davon aus, dass Quantencomputer herkömmliche Computer übertreffen und der Menschheit eine „unendliche“ Rechenleistung verleihen werden. Doch seit der Presseerwähnung gibt es keinen wirklich herausragenden Quantencomputer mehr.

Der Grund, warum Quantencomputer noch nicht weit verbreitet sind, liegt einfach gesagt darin, dass die Menschen noch keine Kontrolle über das Verhalten der Teilchen im Prozessor haben. Unsere Technologie hat den Meilenstein der „Quantenüberlegenheit“ noch nicht erreicht, den Bereich, in dem wir das Verhalten subatomarer Teilchen kontrollieren können.

Nayak leitet bei Microsoft ein Team aus Hunderten von Chemikern, Ingenieuren und Mathematikern, die seit etwa 20 Jahren versuchen, einen Quantencomputer zu bauen. Die Gruppe mit dem Namen Station Q verfolgt einen riskanteren und weniger allgemein akzeptierten Ansatz als Konkurrenten wie Alphabets Google.

Nach 17 Jahren Forschung hat Microsoft endlich erste Ergebnisse mit einem Quantenchip namens Majorana 1 erzielt. Laut The Verge ist Majorana 1 in der Lage, bis zu eine Million Qubits auf einem Chip zu integrieren, der nicht viel größer ist als die CPU in Desktop-Computern und Servern.

Der Microsoft-Chip-Unterschied

Alle Computerchips haben Fehler. Bei den Chips heutiger PCs und Smartphones ist die Fehlerquote allerdings minimal. Bei Qubits hingegen kann die kleinste Störung dazu führen, dass sie eine Reihe aufeinanderfolgender Fehler begehen.

Der erste Quantenchip von Microsoft heißt Majorana 1. Foto: Microsoft.

Unter Nayaks Führung fand Microsoft heraus, wie sich das Problem mit der sogenannten „topologischen Supraleitung“ lösen ließ. Das Material ist weder fest, flüssig noch gasförmig und wird zur Herstellung von Bausteinen verwendet, die zu einem leistungsstarken Quantencomputer hochskaliert werden können.

Dabei wird ein einzelnes Elektron im Wesentlichen auf einem kleinen Draht verteilt, der auf nahezu den absoluten Nullpunkt gekühlt wird. Diese Elektronenausbreitung würde ein Majorana-Teilchen bilden, das der theoretische Physiker Ettore Majorana 1937 beschrieb und das Eigenschaften besitzt, die zur Erzeugung eines Qubits genutzt werden könnten.

Mit nur einem einzigen Chip, der eine Million Qubits integrieren kann, kann der Quantencomputer von Microsoft Simulationen mit viel höherer Präzision durchführen. Dies dürfte eine wichtige Voraussetzung dafür sein, dass die Menschen ihr Verständnis der Natur verbessern und Durchbrüche in der Medizin sowie der Materialwissenschaft möglich werden.

Das in Redmond, Seattle, ansässige Technologieunternehmen gab zuversichtlich bekannt, dass dieser Durchbruch die Zeit bis zur Markteinführung von Quantengeräten von Jahrzehnten auf wenige Jahre verkürzen könnte.

Wissenschaftler arbeiten im Speziallabor für Quantencomputing von Microsoft. Foto: WSJ.

Während einige Physiker den Behauptungen von Microsoft skeptisch gegenüberstehen, scheint CEO Satya Nadella begeistert zu sein. Dies ist eine bemerkenswerte Änderung, da das WSJ auf eine interne E-Mail von vor sieben Jahren verwies, aus der hervorgeht, dass Nadella selbst Bemühungen im Bereich Quantencomputer als ohne kommerzielles Potenzial abgetan hatte.

Nachdem Microsoft beschlossen hat, der Welt das Majorana-Teilchen vorzustellen, konzentriert sich Nayak darauf, die Qubits noch zuverlässiger zu machen und die Integration weiterer Qubits auf dem Chip zu verbessern.

Der 53-jährige Professor sagte, er wolle nicht mit 70 Jahren immer noch bei Microsoft arbeiten und versuchen, einen stabilen Qubit-Chip zu bauen.

Quelle: https://znews.vn/nguoi-viet-nen-giac-mo-ve-sieu-may-tinh-luong-tu-cua-microsoft-post1538746.html