Quantencomputer von Google: Arbeitet wohl 47 Jahre schneller als herkömmliche Supercomputer

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Quantencomputing: Google baut extrem leistungsfähigen Supercomputer
Quelle: Google

Google-Forscher haben einen Quantencomputer gebaut, der kurzfristige Berechnungen durchführt, für den aktuelle Supercomputer Jahrzehnte brauchen würden. Als Basis dient eine Weiterentwicklung der Sycamore-CPU von 2019.

Wie The Telegraph berichtet, ist es Forschern des US-Suchmaschinenriesen Google gelungen, einen Quantencomputer zu entwickeln, der extrem leistungsfähig ist: Dieser Quanten-Rechner kann sofort Ergebnisse liefern, für die herkömmliche Supercomputer rund 47 Jahre benötigen würden. Eine Vorabveröffentlichung dieser sogenannten "Random Circuit Sampling (RCS)"-Technologie wurde kürzlich auf dem arXiv-Server publiziert.

Quantencomputer mit überarbeiteter Sycamore-CPU

Die Google-Wissenschaftler entwickelten für den neuen Quanten-Rechner den Sycamore-Quantenprozessor aus dem Jahr 2019 weiter, der mittels supraleitender Schaltungen operiert. Diese neue Version der Sycamore-CPU rechnet mit 70 Qubits, während die Variante von 2019 lediglich 53 Qubits an Rechenleistung aufwies. Ein Qubit kann dabei im Gegensatz zu den binären Bits regulärer Computer die Zustände 0 und 1 gleichzeitig annehmen.

Da Qubits die Rechenleistung exponentiell und nicht linear steigern, ist der neue Google-Quantencomputer somit 241 Millionen Mal leistungsfähiger als sein Vorgänger. Die Open-Access-Publikation von Google erklärt auch, wie das "Rauschen" (engl. "Noise") in großen Quantencomputern unter Kontrolle gebracht werden kann. Dabei handelt es sich um Interferenzen, die die fragilen Zustände stören können, in denen sich die Quanten während der Berechnungen befinden.

Die Forschenden von Google sagen zu ihren Ergebnissen: "Wir kommen zu dem Schluss, dass unsere Demonstration fest im Bereich jenseits des klassischen Quantenrechnens angesiedelt ist." Sebastian Weidt, Chef des Start-ups Universal Quantum, hält Googles neuen Quantencomputer allerdings für zu speziell. "Wir müssen wirklich zum Utility Quantum Computing kommen - einer Ära, in der Quantencomputer mit vielen tausend Qubits der Gesellschaft tatsächlich einen Mehrwert bieten, wie es klassische Computer nie können werden." so der CEO von Universal Quantum.

Quelle: The Telegraph via BGR

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    • Kommentare (19)

      Zur Diskussion im Forum
      • Von PCGH_Torsten Kokü-Junkie (m/w)
        Zitat von RyzA
        Ich hatte immer gedacht das Quantencomputer paralell mehr oder besser Daten verarbeiten können.
        Bislang können sie nur parallel mehr Berechnungen mit den gleichen Daten anstellen und das auch noch nach einem vorgegebenen Muster. Das heißt in normalen Programmabläufen, wo man genau ein Ergebnis möchte, nützt ein Quantencomputer gar nichts. Auch wenn mehrere verschiedene Rechnungen auf die gleichen Grunddaten angewendet werden sollen, ist ein Quantencomputer machtlos. Alle mir bislang bekannten Vorschläge für einen Einsatz beschränken sich auf Aufgabenstellungen, bei denen ein beschränkter Datensatz in allen nur denkbaren Kombinationen miteinander verrechnet und aus diesen Permutationen dann das "beste" Ergebnis ausgewählt werden soll. Also selbst die Kryptographie-Tauglichkeit beschränkt sich auf das Knacken von Codes – Verschlüsseln und legitimiertes Entschlüsseln geht auf normalen PCs schneller. Nur wenn man erraten möchte, was eine verschlüsselte Zeichenkette bedeuten könnte, dann ist ein Quantencomputer schneller – tendenziell zumindest. Denn während sein Vorteil gegenüber normalen Systemen mit jedem zusätzlichen QBit steigt, gilt genau das gleiche auch für die Implementierungsprobleme.

        Die heute experimentell eingesetzten Systeme sind dabei überwiegend so klein, dass sie manch reale Fragestellung gar nicht beantworten können und für andere soviele Durchgänge brauchen, dass zumindest große GPGPU-Cluster weiterhin schneller sind. Nur bei einigen Simulationen von Quantenverhalten liegen Quantencomputer meinem Wissen nach bereits absolut vor konventionellen Supercomputern. Leider heißt das auch, dass man bislang nicht mit Sicherheit sagen kann, ob die schwer nachvollziehbaren Quantenalgorithmen auch korrekte Werte ausspucken. Konventionelle Systeme müssen mit Annäherungen arbeiten, um überhaupt fertig zu werden, liefern aber genau deswegen auch leicht andere Werte.
      • Von PCGH_Torsten Kokü-Junkie (m/w)
        Zitat von RyzA
        Ich hatte immer gedacht das Quantencomputer paralell mehr oder besser Daten verarbeiten können.
        Bislang können sie nur parallel mehr Berechnungen mit den gleichen Daten anstellen und das auch noch nach einem vorgegebenen Muster. Das heißt in normalen Programmabläufen, wo man genau ein Ergebnis möchte, nützt ein Quantencomputer gar nichts. Auch wenn mehrere verschiedene Rechnungen auf die gleichen Grunddaten angewendet werden sollen, ist ein Quantencomputer machtlos. Alle mir bislang bekannten Vorschläge für einen Einsatz beschränken sich auf Aufgabenstellungen, bei denen ein beschränkter Datensatz in allen nur denkbaren Kombinationen miteinander verrechnet und aus diesen Permutationen dann das "beste" Ergebnis ausgewählt werden soll. Also selbst die Kryptographie-Tauglichkeit beschränkt sich auf das Knacken von Codes – Verschlüsseln und legitimiertes Entschlüsseln geht auf normalen PCs schneller. Nur wenn man erraten möchte, was eine verschlüsselte Zeichenkette bedeuten könnte, dann ist ein Quantencomputer schneller – tendenziell zumindest. Denn während sein Vorteil gegenüber normalen Systemen mit jedem zusätzlichen QBit steigt, gilt genau das gleiche auch für die Implementierungsprobleme.

        Die heute experimentell eingesetzten Systeme sind dabei überwiegend so klein, dass sie manch reale Fragestellung gar nicht beantworten können und für andere soviele Durchgänge brauchen, dass zumindest große GPGPU-Cluster weiterhin schneller sind. Nur bei einigen Simulationen von Quantenverhalten liegen Quantencomputer meinem Wissen nach bereits absolut vor konventionellen Supercomputern. Leider heißt das auch, dass man bislang nicht mit Sicherheit sagen kann, ob die schwer nachvollziehbaren Quantenalgorithmen auch korrekte Werte ausspucken. Konventionelle Systeme müssen mit Annäherungen arbeiten, um überhaupt fertig zu werden, liefern aber genau deswegen auch leicht andere Werte.
      • Von blautemple Kokü-Junkie (m/w)
        Zitat von RyzA
        Ich hatte immer gedacht das Quantencomputer paralell mehr oder besser Daten verarbeiten können.
        Und das liegt an dem was ich in dem von dir zitierten Beitrag beschrieben habe.
      • Von RyzA Flüssigstickstoff-Guru (m/w)
        Zitat von blautemple
        Er meint kein Multithreading, sondern das ein Quantencomputer durch Überlagerung mehrere Zustände in einen "Qubit" halten kann, während herkömmliche Computer in einem Bit immer nur einen Zustand halten können, entweder 0 oder 1.

        Und das hilft dir in Spielen, bzw. eigentlichen den meisten Anwendungen, genau gar nichts.

        Extrem schnell sind Quantencomputer z.B. in allem was mit Kryptographie zu tun hat.
        Ich hatte immer gedacht das Quantencomputer paralell mehr oder besser Daten verarbeiten können.
      • Von Olstyle Trockeneisprofi (m/w)
        Zitat von blautemple
        Extrem schnell sind Quantencomputer z.B. in allem was mit Kryptographie zu tun hat.
        Das ist auch nicht so pauschal zu sagen. Symmetrische Krypto wird nach aktuellem Wissensstand nur um Faktor 2 beschleunigt. Ergo doppelte Schlüssellänge und weiter geht es mit AES.
        Die aktuellen Asymmetrischen Verfahren sind dagegen tatsächlich nahezu machtlos gegen Quantencomputer. (Deswegen läuft auch gerade der NIST Wettbewerb zu Post-Quantum Krypto).
      • Von blautemple Kokü-Junkie (m/w)
        Zitat von RyzA
        Das verstehe ich nicht. Multithreading ist doch Paralellisierung?!?
        Er meint kein Multithreading, sondern das ein Quantencomputer durch Überlagerung mehrere Zustände in einen "Qubit" halten kann, während herkömmliche Computer in einem Bit immer nur einen Zustand halten können, entweder 0 oder 1.

        Und das hilft dir in Spielen, bzw. eigentlichen den meisten Anwendungen, genau gar nichts.

        Extrem schnell sind Quantencomputer z.B. in allem was mit Kryptographie zu tun hat.
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