Googles neuer Quantencomputer: Erneuter Flop oder diesmal wirklich überlegen?

2019 behauptete Google, einen Quantenchip entwickelt zu haben, der sehr viel schneller rechnet als selbst die stärksten Supercomputer. Doch die Behauptung hielt nicht lange stand. Jetzt sprechen Google-Forscher wieder von „Quantenüberlegenheit“. Was diesmal anders ist und warum Google trotzdem auf dem Holzweg sein könnte.

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Googles Quantencomputer-Chip „Sycamore“ den das kalifornische Unternehmen dem Deutschen Museum übergeben hat.

Künftige Quantencomputer sollen bestimmte Aufgaben, für die sogar die schnellsten Großrechner der Welt Jahrzehnte bräuchten, in Sekundenschnelle lösen. Dazu zählt etwa die Simulation von komplexen chemischen Molekülen. Physiker versprechen solche extrem beschleunigten Rechenverfahren schon lange, doch der Nachweis der sogenannten „Quantenüberlegenheit“ erweist sich als schwierig.

Zwar hatte Google 2019 mit seinem Quantenchip „Sycamore“ binnen Minuten eine spezielle Berechnung ausgeführt und behauptet, ein Supercomputer brauche dafür Jahrtausende. Und das, obwohl Supercomputer millionenfach schneller rechnen als ein Heim-PC. Der IT-Riese IBM konterte mit einer Methode, mit der ein Supercomputer die gleiche Aufgabe in zweieinhalb Tagen lösen kann. Nun will Google AI, die KI-Entwicklungsabteilung von Google, die Quantenüberlegenheit mit einem verbesserten Quantenchip wirklich erreicht haben. Für die noch komplexere Aufgabe benötige selbst der schnellste Supercomputer „Frontier“ zwölf Jahre, schreibt das Forscherteam im Wissenschaftsjournal Nature.

Parallele Informationsverarbeitung dank Quantenphysik

Dass Quantencomputer überhaupt so schnell rechnen können sollen, liegt an einem grundlegenden Konzept der Quantenphysik, für das es in der herkömmlichen Physik kein Pendant gibt: die „Superposition“. Die Quantenphysik beschreibt das Verhalten von winzigen Teilchen wie Elektronen, Lichtteilchen (Photonen) oder Molekülen. Einem solchen Teilchen lassen sich laut Quantenphysik keine eindeutigen Eigenschaften zusprechen. Vielmehr überlagern sich mehrere Möglichkeiten in ihnen. Ein Elektron kann zum Beispiel simultan links und rechts herum rotieren, oder ein Atom kann mehrere Energiezustände einnehmen. Dies nennen Physiker „Superposition“.