Forschungszentrum Jülich und Google bauen künftig Supercomputer der Zukunft zusammen

Das Forschungszentrum Jülich und Google wollen künftig bei der Entwicklung von sogenannten Quantencomputern zusammenarbeiten, den Superrechnern der Zukunft.

Eine entsprechende Partnerschaft zwischen der Forschungseinrichtung und dem IT-Riesen sieht neben gemeinsamen Forschungsaktivitäten auch die Ausbildung von Experten auf dem Gebiet der Quantentechnologien und Quantenalgorithmen vor, die das Forschungszentrum am Dienstag mitteilte. Zudem ist eine wechselseitige Nutzung von Hardware geplant.

Altmaier zu Besuch im Google-Hauptsitz in den USA

Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) begrüßte die US-deutsche Forschungspartnerschaft anlässlich eines Besuchs am Google-Hauptsitz in Mountain View im US-Bundesstaat Kalifornien.

„Quantencomputer haben das Potenzial, bestimmte Arten von Berechnungen deutlich effizienter zu lösen, als das mit heutigen Technologien möglich ist“, erklärte Altmaier.

„Quantencomputer und Quantenalgorithmen sind daher sehr wichtige Zukunftstechnologien, die weltweit aufmerksam verfolgt werden.“

Aktuell stünden Quantencomputer noch ganz am Anfang ihrer Entwicklung, fügte der Minister hinzu. Es sei „schwer abzuschätzen, was alles möglich sein wird – und was eventuell auch nicht“. Die Forscher müssten noch viel Grundlagenarbeit leisten.

Google arbeitet bereits seit Jahren an der Entwicklung von Quantenprozessoren und Quantenalgorithmen. Die Erforschung neuer Technologien für Quantencomputer ist zugleich einer der Schwerpunkte des Forschungszentrums Jülich.

Forschungseinrichtung entwickelt europäischen Quantencomputer

Die Forschungseinrichtung plant den Betrieb eines europäischen Quantencomputers mit 50 bis 100 supraleitenden Qubits, der im Quanten-Flaggschiffprogramm der EU entwickelt und am Forschungszentrum Jülich der Forschung und Industrie zugänglich gemacht werden soll.

Die groß angelegte Forschungsinitiative zielt nach Angaben der Jülicher Einrichtung darauf ab, die Entwicklung von Quantentechnologien in Europa zu beschleunigen. Sie ist mit einem Fördervolumen von einer Milliarde Euro für einen Zeitraum von zehn Jahren ausgestattet.

Problemlösungen sekundenschnell

„Quantencomputer bieten die Möglichkeit, bestimmte algorithmische Probleme in Sekundenschnelle zu lösen, für die man mit heutigen Superrechnern viele Jahre benötigen würde“, betonte der Vorstandsvorsitzende des Forschungszentrums Jülich, Wolfgang Marquardt.

„Als ein Unternehmen, das auf diesem Gebiet Maßstäbe setzt, ist Google für uns ein wichtiger Partner, um mit vereinten Kräften diese Technologie weiter zu entwickeln.“

Bereits heute arbeiten das Forschungszentrum Jülich und Google bei mehreren Forschungsprojekten zusammen, die mit einem Google Faculty Research Award ausgezeichnet wurden.

Kristel Michielsen und Tommaso Calarco vom Forschungszentrum hatten den Forschungspreis 2018 erhalten. Eine weitere Auszeichnung ging 2015 an Frank Wilhelm-Mauch von der Universität des Saarlands, mit dem das Forschungszentrum Jülich im Teilprojekt OpenSuperQ des europäischen Quanten-Flaggschiffprogramms zusammenarbeitet.

Quantenmechanik geht weit über Physik und Informatik hinaus

Quantencomputer gelten als die Rechner der Zukunft – sie sollen um ein Vielfaches leistungsstärker und deutlich sicherer sein als die uns geläufigen digitalen Computer. Seit Jahren arbeiten Forscher weltweit an der Entwicklung von Quantencomputern.

Im Gegensatz zu Digitalrechnern arbeiten Quantencomputer nicht nach den Regeln der klassischen Physik oder Informatik. Sie funktionieren vielmehr nach den Gesetzen der Quantenmechanik.

Die Quantenmechanik beschreibt die Welt der kleinsten Teilchen wie Elektronen oder Photonen. Diese Quantenwelt unterscheidet sich grundsätzlich von der uns vertrauten Alltagswelt. So besitzen Quantenobjekte die Eigenschaften sowohl von Teilchen als auch von Wellen.

Widerspricht unseren Alltagserfahrungen

Auch können Aufenthaltsort und Impuls eines Quantenobjekts nicht gleichzeitig exakt gemessen werden. Dies widerspricht völlig unseren Alltagserfahrungen: Bei einem fahrenden Auto beispielsweise kann schließlich dessen Geschwindigkeit ebenso genau bestimmt werden wie seine aktuelle und künftige Position.

In der Welt der kleinsten Dinge gilt im Gegensatz zu unserer Alltagswelt also nicht der Grundsatz „entweder oder“, sondern eher die Maxime „sowohl als auch“.

Qubits statt Bits

Auf die Computertechnologie übertragen bedeutet dies: Bei herkömmlichen Computern nimmt ein Bit einen von zwei möglichen Zuständen an, die mit „null“ und „eins“ beschrieben werden.

In Quantencomputern dagegen werden sogenannte Qubits verwendet, die nicht entweder „null“ oder „eins“ sind, sondern sowohl „null“ als auch „eins“ – und zwar gleichzeitig.

Damit können Quantencomputer alle Bit-Kombinationen gleichzeitig erfassen und manipulieren. Dies wiederum führt dazu, dass Quantencomputer theoretisch bedeutend schneller arbeiten als Digitalrechner. (afp)