Quanten-Benchmarks erklärt: Wie sie Quantencomputer vergleichbar machen
Die Leistungsfähigkeit von Quantenrechnern untermauern Hersteller mit abstrakten Benchmarks. Wir erklären, wie diese funktionieren und wie nützlich sie sind.
(Bild: Ulrike Weis / KI / heise medien)
- Wadim Wormsbecher
Quantencomputer sind eine technologische Disruption in den Kinderschuhen. Verschiedene Unternehmen erforschen die Superrechner und verfolgen dabei zum Teil grundsätzlich verschiedene Ansätze. Es ist nicht einmal klar, in welcher Form sich Qubits, die Grundbausteine von Quantencomputern, am besten umsetzen lassen: Atome, Lichtteilchen, Diamanten oder winzige Schaltkreise sind nur einige der Kandidaten. Wer die Nase vorn hat, lässt sich nur schwer sagen, denn verschiedene Techniken sinnvoll zu vergleichen, ist eine große Herausforderung.
Benchmarking versucht, dieses Problem zu lösen. Bei herkömmlichen Computern ergeben sich die relevanten Vergleichsgrößen aus der Anwendung und meist gilt: je schneller, desto besser. Bei Quantencomputern ist jedoch noch unklar, für welche Anwendungen sie sich künftig eignen werden. Daher ist es schwierig, vergleichbare Messwerte zu identifizieren und ein Benchmark-Verfahren auszuwählen, das auch in der Zukunft noch relevant sein wird. So ergibt sich ein riesiges Feld verschiedener Verfahren.
- Es gibt viele Möglichkeiten, Qubits zu konstruieren und aus ihnen einen Quantencomputer zu bauen. Die verschiedenen Ansätze machen es schwierig, Geräte miteinander zu vergleichen. Benchmarks sollen dieses Problem lösen.
- Beim volumetrischen Benchmark testen Entwickler kleine Abschnitte eines größeren Quantenschaltkreises und vergleichen die Ergebnisse mit denen eines klassischen Simulators.
- Der Random Circuit Benchmark wurde explizit dafür konstruiert, einen Quantenvorteil zu erzeugen. Entwickler prüfen dabei die Geschwindigkeit und Präzision einer Quantenrechnung und testen damit die Performance des Quantenprozessors.
In diesem Artikel beleuchten wir einige fortgeschrittene Benchmarking-Verfahren. Wir erklären ihre Vor- und Nachteile, ihre Fairness und was sie über den Fortschritt von Quantencomputer verraten. Doch vorab sei gesagt: Quantencomputer sind noch weit davon entfernt, praktische Anwendungen zu bearbeiten, und ein konkreter Nutzen, den nur ein Quantencomputer realisieren kann, ist noch nicht gezeigt worden.
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