Rätselraten um kommerzielle Quantencomputer

Hat D-Wave Systems wirklich einen alltagstauglichen Quantencomputer entwickelt? Der Rüstungskonzern Lockheed Martin ist genauso davon überzeugt wie Amazon-Gründer Jeff Bezos und die CIA, berichtet Technology Review in seiner aktuellen Ausgabe 4/2013.

Anders als viele Forschungsgruppen im Labor setzt D-Wave auf ganz spezielle Quantensysteme: Leiterschleifen aus Niob. Kühlt man diese Schleifen mit Helium, werden sie supraleitend. Prinzipiell kann der Strom in einer solchen Schleife sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn fließen. Jede supraleitende Schleife verhält sich damit wie ein Quantensystem mit zwei Zuständen, ist aber gegenüber äußeren Störungen sehr viel unempfindlicher als beispielsweise geladene Atome in magnetischen Fallen.

Auch die eigentliche Quantenrechnung läuft bei D-Wave anders: Über programmierbare Spulen verbindet D-Wave die einzelnen Leiterschleifen miteinander, überlagert das Ergebnis mit weiteren Magnetfeldern und stellt so eine komplexe Energielandschaft her. Die eigentliche Berechnung besteht aus – warten. Wie sich Wasser in einem System kommunizierender Röhren verteilt, so verteilen sich auch die Qubits nach einiger Zeit so, dass das Gesamtsystem den Zustand geringstmöglicher Energie einnimmt. Die Verteilung der Qubits, die zum Schluss gemessen wird, entspricht der gesuchten Lösung.

Während andere Quantencomputer gerade mal mit 10 oder 15 Qubits rechnen, hat D-Wave nach eigenen Angaben bereits 2011 einen Quantenrechner mit 128 Qubits an der University of Southern California installiert. Der neueste Quantenchip von D-Wave, der bisher allerdings nur in insgesamt zehn Labor-Prototypen verbaut ist, soll laut D-Wave bereits über 512 Qubits verfügen.

Die Fachwelt bleibt misstrauisch, weil D-Wave nur wenig Einblick in seine Maschinen gibt. Im Oktober 2011, vier Jahre nach den ersten Ankündigungen, veröffentlichte das Unternehmen ein von unabhängigen Fachleuten begutachtetes Paper im renommierten Wissenschaftsjournal „Nature“, in dem es Details und Messergebnisse preisgab. Allerdings nur für ein einzelnes Qubit.

Der Nachteil ist zudem: Auf so einem Chip lassen sich nur Optimierungsprobleme lösen. „Diese Maschine ist nicht als universeller Quantencomputer gedacht. Hätten wir vorgehabt, einen solchen zu bauen, wären wir nicht da, wo wir heute sind“, argumentiert D-Wave-Gründer Rose. „Wir haben uns stattdessen entschieden, die wichtigste Kategorie an Problemen anzugehen, die es für kommerzielle Unternehmen heute gibt. Unser Quantencomputer löst Probleme in der Industrie, der Luftfahrt, Architektur und Medizin.“

Ende März erklärte der Rüstungskonzern Lockheed Martin, mit dem Quantencomputer neue Radarsysteme entwickeln oder Satelliten-Software testen zu wollen, berichtet die New York Times. Das Unternehmen hatte 2011 das erste kommerzielle System von D-Wave-Systems für zehn Millionen Dollar gekauft.

Der Beweis, dass D-Waves Quantenrechner wirklich schneller sind als konventionelle Computer, steht allerdings noch aus. „Wir ziehen es vor, nicht über Benchmark-Tests zu sprechen“, sagt Rose. Im Herbst 2012 verkündete D-Wave stattdessen stolz, man habe noch einmal 30 Millionen Dollar Risikokapital eingesammelt. Unter den Investoren: der Amazon-Gründer Jeff Bezos und In-Q-Tel, der Hightech-Fonds des US-Auslandsnachrichtendienstes CIA. Was In-Q-Tel mit dem Quantenrechner machen will, verrät D-Wave-Systems nicht. Es sei ausschließlich Sache der Kunden zu entscheiden, ob und in welchem Ausmaß man über die „Partnerprojekte“ spreche, betont Rose. In-Q-Tel sei aber ein „wundervoller Kunde“ gewesen, sagt Rose, mit dem man an einigen „sehr interessanten Problemen“ gearbeitet habe.

• Mehr in TR 4/2013: Unbestimmter Zustand
  

(wst)