Verifizierter Algorithmus: Googles Quantenforschung feiert großen Durchbruch

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Verifizierter Algorithmus: Googles Quantenforschung feiert großen Durchbruch
Quelle: Google

Google meldet einen Durchbruch beim Quanten-Computing: Der Willow-Chip soll einen Algorithmus 13.000-mal schneller ausführen als Supercomputer und erreicht dabei nachprüfbare Resultate.

Googles Quantenforschungsteam hat einen bedeutenden Fortschritt im Bereich des Quanten-Computings erzielt. Der im Dezember 2024 vorgestellte Willow-Chip mit 105 Qubits demonstriert erstmals eine nachprüfbare Quantenüberlegenheit gegenüber klassischen Supercomputern. Anders als frühere Experimente liefere der neue "Quantum Echoes"-Algorithmus nicht nur theoretische Ergebnisse, sondern lasse sich durch andere Quantencomputer oder physikalische Experimente überprüfen.

Der Algorithmus und seine Funktionsweise

Der Quantum-Echoes-Algorithmus untersucht verborgene Informationen über die innere Dynamik von Quantensystemen wie Molekülen. Dabei werden Quantenoperationen in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt, ein einzelnes Qubit gezielt gestört und anschließend die Operationen rückwärts abgespielt. Die Messungen offenbaren Spuren der Wechselwirkungen dieses Qubits mit dem gesamten System - vergleichbar mit der Kartierung einer Höhle durch Echo-Ortung.

  • Konkret misst der Algorithmus sogenannte "Out-of-Time-Order-Correlatoren" zweiter Ordnung (OTOC), die quantenmechanisches Verhalten aufzeigen, das klassische Maschinen ineffizient reproduzieren können.
  • Die dabei entstehende konstruktive Interferenz - bei der sich Quantenwellen gegenseitig verstärken, anstelle sich auszulöschen - demonstriere eindeutig quantenmechanische Eigenschaften.
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In einem gemeinsamen Experiment mit der University of California in Berkeley nutzte Googles Team den Quantum-Echoes-Algorithmus zur Simulation von Molekülstrukturen mit 15 und 28 Atomen. Die Resultate stimmten mit traditionellen kernmagnetischen Resonanzexperimenten überein und offenbarten zugleich molekulare Details, die bisher schwer zu beobachten waren.

Tom O'Brien, Research Scientist bei Google Quantum AI, betonte gegenüber Reuters die Bedeutung dieser Verifizierbarkeit: "Wenn ich nicht nachweisen kann, dass die Daten akkurat sind, wie kann ich sie denn sonst verwenden?" Da dieser Aspekt gelungen ist, eröffnen sich durch die Forschungsergebnisse einige konkrete Anwendungsmöglichkeiten. In der Medikamentenentwicklung könnte Quanten-Computing etwa molekulare Interaktionen simulieren, die klassische Computer zumindest in der Geschwindigkeit nicht bewältigen können.

Quellen: Google Keyword, Google Research, Nature

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    • Kommentare (17)

      Zur Diskussion im Forum
      • Von shaboo BIOS-Overclocker(in)
        Zitat von RyzA
        Wenn die Technik in richtigen Händen bleibt sehe ich da kein Problem.
        Unabhängig davon, dass es in einer Zeit, in der dein Freund von heute dein Feind von morgen sein kann, sowieso ziemlich unmöglich ist, zu definieren, wessen Hände "die richtigen" sind, ist das hoffnungslos naiv. Die Verbreitung und der Einsatz von Technologien lässt sich kaum wirkungsvoll kontrollieren. Drohnen, Giftgas, Landminen oder Biowaffen kann im Prinzip - trotz Ächtung - jeder Staat bauen, wie er gerade lustig ist. Selbst die Verbreitung von Atomwaffen lässt sich nur mit extrem hohem Aufwand und letztlich auch nicht mit letzter Sicherheit verhindern, und bei KI oder Quantencomputern wird das nicht anders aussehen.
      • Von shaboo BIOS-Overclocker(in)
        Zitat von RyzA
        Wenn die Technik in richtigen Händen bleibt sehe ich da kein Problem.
        Unabhängig davon, dass es in einer Zeit, in der dein Freund von heute dein Feind von morgen sein kann, sowieso ziemlich unmöglich ist, zu definieren, wessen Hände "die richtigen" sind, ist das hoffnungslos naiv. Die Verbreitung und der Einsatz von Technologien lässt sich kaum wirkungsvoll kontrollieren. Drohnen, Giftgas, Landminen oder Biowaffen kann im Prinzip - trotz Ächtung - jeder Staat bauen, wie er gerade lustig ist. Selbst die Verbreitung von Atomwaffen lässt sich nur mit extrem hohem Aufwand und letztlich auch nicht mit letzter Sicherheit verhindern, und bei KI oder Quantencomputern wird das nicht anders aussehen.
      • Von Schinken BIOS-Overclocker(in)
        Zitat von ameisenmann
        . Vielleicht können sie damit sogar irgendwann die ganze Welt simulieren und die Zukunft vorhersehen
        Nope, die Quantenmechanik hat schon vor fast 100 Jahren das deterministische Weltbild zerstört.
        Soll heissen, auch mit unendlicher Rechenpower und allen(sic) Informationen kann man immernoch nur Wahrscheinlichkeiten berechnen.

        Natürlich wäre die quasi-vollständige Simulation der Erde immer noch beeindruckend (technisch) und besorgniserrregend (gesellschaftlich).
      • Von hellm BIOS-Overclocker(in)
        Letztes Jahr hat uns IBM von einem Meilenstein erzählt und uns damit zu erklären versucht, dass ein Quantencomputer mehr als Kryptographie kann. Das war dann besonders witzig:
        [Ins Forum, um diesen Inhalt zu sehen]

        Nun also Google. Ich habe so meine Zweifel. Am Ende hat man etwas aus der Quantenmechanik genommen und einfach nur bewiesen, das die Mathematik dahinter nicht falsch ist, Wasser der Schwerkraft entgegen.. usw.

        Vermutlich auch wieder eine Nebelkerze. Sonst würde man aus einem wissenschaftlichen Paper zitieren, und nicht nur auf die Erfolge in der eigenen Garage hinweisen.
      • Von Tolotos66 Lötkolbengott/-göttin
        Zitat von RyzA
        Ich würde mir eher über die Chinesen Sorgen machen. Außerdem würde sich Google strafbar machen.

        Wenn die Technik in richtigen Händen bleibt sehe ich da kein Problem.
        Das Universum erhalte Deine Gutgläubigkeit.
        Als ob eine mögliche Strafbarkeit jemals einen Konzern vor illegalen Machenschaften abgehalten hätte.
        Und auch das ständige Wiederholen, das der Drache der Böse ist, macht es nicht realer. Für mich führt da die USA mit großem Abstand.
        Topic: wann haben wir den Warpantrieb und können endlich unsere Galaxie terrorisieren, äh besiedeln.
        Gruß T.
      • Von Herr_M Software-Overclocker(in)
        Zitat von RyzA
        Ich würde mir eher über die Chinesen Sorgen machen.
        China und die USA befinden sich bereits in einer Forschungsspirale, wobei keiner dem anderen den entscheidenden Vorsprung gönnen will. Man kann sich also nicht mehr nur um die einen sorgen.

        Zitat von RyzA
        Außerdem würde sich Google strafbar machen.
        Google nutzt jeden juristischen Spielraum, den sie nutzen können. Solange es zur Nutzung einer Technik (noch) kein Gesetz gibt, machen sie es. Und das gilt für die ganze Silicon Valley-Bande.

        Zitat von RyzA
        Wenn die Technik in richtigen Händen bleibt sehe ich da kein Problem.
        Deswegen sehe ich ein Problem.
      Direkt zum Diskussionsende
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