Forschungserfolge beflügeln: Quantinuum und D-Wave sehen Führungsrolle im Quantenbereich bei sich

• D-Wave reklamiert Quantenüberlegenheit bei Materialsimulation
• Quantinuum erzeugt mathematisch bewiesene "echte Zufälligkeit"
• Forschungen unter Wissenschaftlern kritisch diskutiert

Die Quantencomputerbranche erlebt derzeit einen rasanten Fortschritt. Während klassische Computer an physikalische Grenzen stossen, versprechen Quantencomputer exponentielle Leistungssteigerungen für bestimmte Berechnungen. Branchengrössen wie NVIDIA-Chef Jensen Huang haben zudem bereits zugegeben, dass nützliche Quantencomputer womöglich doch deutlich früher Realität werden dürften als angenommen. Nun haben die Quantencomputer-Unternehmen D-Wave Quantum und Quantinuum neue Durchbrüche verkündet, die das Potenzial der Technologie weiter untermauern - jedoch nicht ohne Kritik und offene Fragen.

D-Wave Quantum verkündet "Quantenüberlegenheit"

D-Wave Quantum gab Mitte März per Pressemitteilung bekannt, dass ihr Annealing-Quantencomputer eine komplexe Materialsimulation innerhalb von Minuten durchgeführt habe, während der Supercomputer Frontier, der als einer der schnellsten der Welt gilt, dafür rund eine Million Jahre benötigen würde. Die Simulation betraf die Eigenschaften komplexer magnetischer Materialien, die in Technologien wie Smartphones oder medizinischen Geräten verwendet werden und für die Materialforschung relevant sind. Ein entsprechendes Forschungspapier von D-Wave wurde im Fachmagazin "Science" veröffentlicht.

"Unser Erfolg zeigt zweifelsohne, dass die Annealing-Quantencomputer von D-Wave nun in der Lage sind, nützliche Probleme zu lösen, die ausserhalb der Reichweite der leistungsstärksten Supercomputer der Welt liegen", wird Dr. Alan Baratz, CEO von D-Wave, in der Pressemitteilung zitiert. Er sagte weiter, dass "die Demonstration der Überlegenheit der Quantenberechnung bei einem nützlichen Problem" bislang in der gesamten Branche sowie weltweit einzigartig sei. Für Kunden von D-Wave Quantum würde sich nun ein "greifbarer Mehrwert durch Annealing-Quantencomputer" ergeben, so Baratz weiter.

Auch D-Wave-Wissenschaftler Andrew King sprach angesichts des Durchbruchs von "Quantenüberlegenheit". Gemeint ist damit die Fähigkeit, mit einem Quantencomputer ein Problem zu lösen, das für einen herkömmlichen Computer unmöglich ist. "Wir lösen ein wichtiges Problem, und zwar in einem Bereich, der für klassische Methoden völlig unlösbar ist. Deshalb nennen wir es Quantenüberlegenheit", so King gegenüber dem "Wall Street Journal".

Es gibt jedoch einiges an Kritik an dieser Wortwahl. So habe Google laut dem "Wall Street Journal" bereits 2019 verkündet, dass man Quantenüberlegenheit erreicht habe, und von Expertenseite werde angemerkt, dass D-Wave besser von "Quantenvorteil" oder "Quantennutzen" anstatt von "Quantenüberlegenheit" sprechen sollte. Denn das Papier von D-Wave basiere auf im letzten Jahr durchgeführten Forschungsarbeiten und berücksichtige nicht die moderne Computertechnik, sagte Miles Stoudenmire, ein Forscher am Center for Computational Quantum Physics des Flatiron Institute, gegenüber der Nachrichtenseite. So könnten nach heutigem Stand optimiertere klassische Algorithmen die zeitliche Lücke deutlich verringern und die Berechnungen zudem auch auf herkömmlichen Computern mithilfe von Tensornetzwerken durchgeführt werden.

Quantinuum erreicht Meilenstein bei zertifizierter Quantenzufälligkeit

Doch neben D-Wave Quantum hat auch die Honeywell-Tochter Quantinuum vor Kurzem einen Fortschritt im Bereich der Quantencomputer erzielt und damit nach eigenen Angaben "ihre Führungsposition in der sich schnell entwickelnden Quantencomputerbranche" gefestigt. So gelang Quantinuum laut Pressemitteilung von Ende März ein Durchbruch bei der Erzeugung zertifizierter Quantenzufälligkeit mithilfe eines kommerziellen Quantencomputers. So sei es mit dem 56-Qubit-Systems H2-1 gelungen, echte Zufallszahlen - laut "Barron's" auch "zertifizierte Zufälligkeit" genannt - zu generieren, die für kryptografische Anwendungen von grosser Bedeutung sind. Die Ergebnisse würden die erste Implementierung eines zertifizierten Zufallserweiterungsprotokolls zeigen, das mehr Zufälligkeit erzeuge als es verbrauche und mit klassischen Methoden nicht erreicht werden könne, so Quantinuum. Auch hier wurde der Supercomputer Frontier als Vergleich herangezogen und die Forschungsergebnisse in einem Fachmagazin, dieses Mal "Nature", veröffentlicht.

Wie "Barron's" schreibt, könnte sich Quantinuum dank der neuesten Entwicklung in die Liste der Unternehmen einreihen, die behaupten, Quantenüberlegenheit bewiesen zu haben. Zwar fällt auch in der Pressemitteilung von Quantinuum der Begriff der "Quantenüberlegenheit", allerdings nur mit Verweis auf die Mitteilung von Google aus 2019. Für sich selbst scheint das Unternehmen diese Bezeichnung nicht zu beanspruchen. Das Unternehmen zeigt sich allerdings dennoch sehr selbstbewusst: "Durch die Nutzung der leistungsstarken Eigenschaften der Quantenmechanik haben wir gezeigt, wie man die für die sichere elektronische Kommunikation entscheidenden Zufallszahlen generiert. Damit haben wir einen praktischen Anwendungsfall geschaffen, der vor der Zuverlässigkeit des H2-Quantencomputers aufgrund seiner Genauigkeit und Skalierbarkeit unerreichbar war", heisst es in der Pressemitteilung. Die Honeywell-Tochter, die womöglich in der Zukunft an die Börse gebracht werden könnte, ist sich ausserdem sicher, dass "die Zeit, in der Quantencomputing noch Jahre von gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen entfernt war, [..] vorbei" ist und bezeichnet ihren Durchbruch als "erste kommerzielle Anwendung für Quantencomputer", die so zuverlässig sei, dass es möglich werde, daraus ein kommerzielles Produkt zu machen.

Allerdings gibt es auch hier von Wissenschaftlern noch Bedenken hinsichtlich der praktischen Anwendbarkeit dieser Technologie. So sei die Leistung von Quantinuum zwar beeindruckend, wenn man die Quantenüberlegenheit mit gefangenen Ionen demonstriere, aber sie sei noch nicht gut genug für kryptografische Anwendungen mit hohen Einsätzen, sagte Scott Anderson, Direktor des Quantum Information Center an der University of Texas in Austin, laut "Barron's". Wie das Nachrichtenportal mit Blick auf den in "Nature" veröffentlichten Fachartikel schreibt, würden die Studienautoren allerdings die Einschränkungen ansprechen und lediglich von "einem Schritt in Richtung der praktischen Anwendbarkeit moderner Quantencomputer" sprechen. Die Ergebnisse seien jedoch laut ihnen noch nicht kommerziell anwendbar - womit sie sich deutlich zurückhaltender positionieren als Quantinuum selbst.

Kommerzielle Perspektiven weiter ungewiss

Trotz der von D-Wave Quantum und Quantinuum erzielten Fortschritte bleibt die Frage der kommerziellen Anwendbarkeit der Quantentechnologie somit weiter offen - und ebenso die Frage, wer tatsächlich über Quantenüberlegenheit verfügt und die Führungsrolle in der Branche, die aktuell beide Unternehmen angesichts ihrer jüngsten Durchbrüche für sich zu reklamieren scheinen, zu Recht für sich beanspruchen kann.

Redaktion finanzen.ch