Der Quantencomputer war über Jahrzehnte nur Experten ein Begriff. In dieser Zeit wurde viel Grundlagenforschung im Rahmen der Quantenphysik betrieben. Von der ersten Idee bis zur ersten Anwendung der Technologie ist viel wissenschaftliche Forschungsarbeit in diesem Bereich geleistet worden. Doch in letzter Zeit sind die Quantencomputer mehr und mehr aus dem Nischenbereich ins Rampenlicht gerückt. Weltweit führende Konzerne, wie die Tech-Riesen IBM, Google, Microsoft sowie Regierungen, Geheimdienste und sogar die Automobilhersteller Volkswagen und Daimler interessieren sich immer mehr für die Technologie der Quanteninformatik. Die Potentiale und Anwendungsszenarien sind für alle Beteiligten außergewöhnlich vielversprechend und setzen den Phantasien fast keine Grenzen.

Von der grundsätzlichen Idee des Quantencomputers bis zur ersten Anwendung eines Qubits war es eine lange Reise. Der Grundgedanke zur Quanteninformatik entstand 1959 durch den Physiker und Nobelpreisträger Richard Feynman. Bis zum ersten Quantencomputer hat es dann allerdings bis ins Jahr 1998 gedauert. Schritt für Schritt wurde der Quantencomputer und die verfügbare Leistung weiterentwickelt. Von drei Qubits 1999 durch IBM entstand 2006 am MIT ein Quantencomputer mit 12 Qubits. Die Entwicklung hat weiter an Beschleunigung zugenommen. Insbesondere die Konkurrenz von Intel, IBM und Google hat die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern rasant gesteigert. Im März 2018 wurde durch Google ein Quantencomputer mit 72 Qubits präsentiert.

Quantencomputer – Die Technologie

Doch was bedeutet ein Qubit und was macht die Quanteninformatik so besonders im Vergleich zur bestehenden boolschen Informatik. Quantencomputer operieren völlig anders. Sie basieren auf sogenannten Quantenbits (Qubits). Der klassische Computer auf Basis des binären Systems kann die Zustände 0 und 1 repräsentieren und Rechenaufgaben nur sequentiell abarbeiten. Im Vergleich zum herkömmlichen Computer kann ein Quantencomputer zwei Zustände (Null und Eins) gleichzeitig einnehmen. Dabei sprechen die Wissenschaftler von der sogenannten Superposition. Dadurch ist der Quantencomputer in der Lage parallel zu operieren, wodurch im Prinzip eine fast unendliche Rechenkapazität zu Verfügung steht.

Quantencomputer – Die Herausforderungen

Noch heute ist die Stabilität von Quantencomputern eine der größten Herausforderungen. Zur fehlerfreien Arbeit benötigt ein Quantencomputer Weltraum-spezifische Bedingungen – kein Sauerstoff, keine Gravitation und eine Temperatur von -272 Grad Celsius. Andernfalls besteht die Gefahr, dass beim Rechnen sogenannte Quantenfehler auftreten. Des Weiteren steigt mit der Anzahl an Qubits die Instabilität und folglich die Wahrscheinlichkeit für Quantenfehler an.

Quantencomputer – Ein Ausblick

Nach KI und maschinellem Lernen steht mit dem Quantencomputer die nächste große Technologie vor dem Durchbruch. Quantencomputig wird das next big thing. Dabei versprechen sich die Experten überall dort große Potentiale wo große Mengen an Daten generiert werden. Mit Hilfe von Quantencomputern lassen sich diese Daten in einer vorher nicht dagewesenen Geschwindigkeit analysieren. Insbesondere die Automobilindustrie verspricht sich durch den Quantencomputer enorme Fortschritte in den wichtigen IT-Zukunftsfeldern. Insbesondere in den Bereichen Autonomes Fahren, Robotic Enterprise, vernetzte Fertigung, intelligente Mobilitätslösungen sowie Materialentwicklung weitreichende Optimierungspotentiale.