Wissen & Technik: "Quantencomputer werden sicher für Überraschungen gut sein" - 15 Dinge, die jeder über Quantum Computing wissen sollte - PressFrom - Deutschland

Wissen & Technik "Quantencomputer werden sicher für Überraschungen gut sein"

12:10  28 oktober  2019
12:10  28 oktober  2019 Quelle:   sueddeutsche.de

Golf 8 geht in die finale Testphase

Golf 8 geht in die finale Testphase Der VW Golf 8 geht in seine finale Testphase, ehe das Volumenmodell der Wolfsburger im Herbst 2019 seine Premiere feiert! >> Mehr zum Thema NeuheitenJüngste Erlkönigfotos zeigen den Golf 8 fast völlständig ungetarnt.Dass sich an den Abmessungen des Steilheckmodells so gut wie nichts ändert, lässt sich hier gut erkennen.Außerdem haben wir schon Bilder des Interieurs, das sich im einem völlig neuen Design präsentiert.Das Cockpit ist volldigital. Das große Zentraldisplay ist aus dem Touareg bekannt und erstreckt sich über die gesamte Hälfte des Armaturenträgers.

Quantencomputer beruhen auf einem quantenmechanischen "Überlagerungszustand", der empfindlich gegen Umwelteinflüsse ist. Diese quantenmechanische "Dekohärenz" macht das Rechnen mit Quantencomputern für größere Zahlen sehr aufwändig.

Quantencomputer können Materialforschern helfen, einen nahezu unendlich großen Raum neuer Möglichkeiten zu erkunden. Doch in der Forschung haben sie bereits für handfeste Überraschungen gesorgt. Normalerweise wird ein Material beispielsweise spröde, wenn es stark gekühlt wird.

Prof. Dr. Kristel Michielsen leitet am Forschungszentrum Jülich das Gebiet der Quanten-Informationsverarbeitung. © Forschungszentrum Jülich Prof. Dr. Kristel Michielsen leitet am Forschungszentrum Jülich das Gebiet der Quanten-Informationsverarbeitung.

Erstmals hat ein Quantenrechner einen konventionellen Supercomputer abgehängt. Beginnt ein neues Computerzeitalter? Professorin Kristel Michielsen erklärt, was die Maschinen einzigartig macht und wie sie den Alltag verändern könnten.

Vergangene Woche verkündete Google, die sogenannte Quantenüberlegenheit erreicht zu haben. Erstmals kann ein Quantencomputer eine Aufgabe lösen, an der konventionelle Rechner scheitern. Google behauptet, sein Quantenprozessor Sycamore könne in 200 Sekunden eine Berechnung durchführen, für die der schnellste Supercomputer der Welt 10 000 Jahre gebraucht hätte.

„Höhle der Löwen“-Frank Thelen offenbart, welche Deals er inzwischen bereut

„Höhle der Löwen“-Frank Thelen offenbart, welche Deals er inzwischen bereut Frank Thelen ist Investor in der Jury von „Höhle der Löwen“. Mit seiner jahrelangen Erfahrung weiß er, in welche Ideen er Geld stecken muss. Aber auch Frank Thelen irrt manchmal und spricht über Deals, die er im Nachhinein bereut. Wenn der „Höhle der Löwen“-Juror Frank Thelen (43) investiert, dann nur, weil er hundertprozentig an eine Idee glaubt. Mit 18 Jahren gründete er sein erstes Startup und ist mittlerweile an vielen Unternehmen beteiligt. Aber trotz jahrelanger Erfahrung passiert es auch Frank Thelen, dass er sich in manchen Investition irrt. Im Interview mit „watson“ erzählt Frank Thelen, dass ihm das immer wieder passiere.

Quantencomputer : Erste Empfehlungen für Post-Quanten-Kryptographie. Im Rahmen eines EU-Forschungsprojekts wurden jetzt erste Empfehlungen für kryptographische Algorithmen vorgelegt, die Schutz vor Quantencomputern bieten. Große Überraschungen sind nicht dabei.

Quantencomputer nutzen Quanteneffekte, um bestimmte Probleme effizienter zu lösen. Dabei unterscheiden sie sich grundlegend von Auch wenn Wissenschaftler weltweit auf dieses Ziel hinarbeiten, Quantencomputer außerhalb der Laborsituation wird es erst einige Jahrzehnte in der

Viele Forscher glauben, dass damit ein neues Computerzeitalter begonnen habe. Doch es gibt auch Skeptiker wie IBM. Das Unternehmen forscht ebenfalls als Quantenrechner und sagt, dass Google maßlos übertreibe. Der Begriff Quantenüberlegenheit führe in die Irre.

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Um seinen Quantencomputer zu bauen und zu testen, hat Google mit Universitäten und Forschungszentren kooperiert. Dazu zählt das Jülich Supercomputing Centre, wo Professorin Kristel Michielsen das Gebiet der Quanten-Informationsverarbeitung leitet. Im Interview ordnet sie Googles angeblichen Durchbruch ein und erklärt, warum die USA Europa bei der Quantenforschung abgehängt haben.

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Ein Quantenprozessor bzw. Quantencomputer ist ein Prozessor, dessen Funktion auf den Gesetzen der Quantenmechanik beruht. Im Unterschied zum klassischen Computer arbeitet er nicht auf der Basis der Gesetze der klassischen Physik bzw.

Werden Quantencomputer bald Realität? (Symbolbild). Quantencomputer stehen für die nächste Revolution in der Informationstechnologie: Sie sollen ohne weiteres herkömmliche Verschlüsselungsmethoden für digitale Daten knacken, blitzschnell gigantische Datenmengen

SZ: Google vergleicht seinen Quantencomputer Sycamore mit dem Flug der Gebrüder Wright. Andere Wissenschaftler sprechen von einem Sputnik-Moment. Welchen historischen Vergleich wählen Sie?

Kristel Michielsen: Was Google erreicht hat, ist auf jeden Fall ein Meilenstein. Ich würde im Bereich der Luftfahrt bleiben und Googles Quantenrechner mit einem Heißluftballon vergleichen, der gerade aufsteigt: Er fährt irgendwo hin - nur die genaue Richtung kennen wir noch nicht. Aber dass der Quanten-Ballon überhaupt fliegt, ist der eigentliche Durchbruch. Jetzt müssen wir noch lernen, ihn zu steuern. Das kann dauern, aber ich bin zuversichtlich, dass wir es schaffen werden.

Google spricht davon, die sogenannte Quantenüberlegenheit erreicht zu haben. Was genau bedeutet das?

Der Begriff beschreibt den Moment, in dem man mit einem Quantencomputer etwas berechnen kann, das ein konventioneller Computer nicht mehr berechnen kann. Google hat dafür ein spezielles Experiment entworfen, das sich "Random Circuit Sampling" nennt. Dabei berechnet der Quantenprozessor Zufallszahlen, die einer bestimmten Verteilung aus der Quantenphysik unterliegen müssen. Klassische Rechner würden an dieser Aufgabe, für Quantenschaltkreise ab etwa 48 Qubits, scheitern. Sycamore hat das in dreieinhalb Minuten erledigt. Selbst die schnellsten Superrechner der Welt bräuchten dafür viel länger.

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Post-Quanten-Kryptographie: Sicher trotz Quantencomputern. Quantencomputer könnten praktisch alle heute verwendeten Verschlüsselungsverfahren brechen. Für die Kryptographie würden Quantencomputer bedeuten, dass alle gängigen Verfahren aus der Public-Key-Kryptographie

Quantenkommunikationsnetze und sogar ein Quanteninternet: Die EU hat große Pläne für eine Technologie, die mit großspurigen Behauptungen beworben wird. Doch die - Ein Quantenschlüsselaustausch hilft nicht gegen Quantencomputer .

Warum ist ein Quantencomputer so viel leistungsfähiger als ein Rechner, der den Gesetzen der normalen Physik unterliegt?

Ein Quantencomputer macht sich Naturgesetze zu Nutze, die wir mit den Regeln der Quantentheorie beschreiben. Das ermöglicht es, dass sich mehrere Zustände überlagern. Bits, mit denen klassische Rechner arbeiten, sind binär: Sie können immer nur 0 oder 1 darstellen. Ein Qubit muss sich aber, während der Rechner arbeitet, nicht für einen der Werte entscheiden. Es kann sozusagen beide Werte auf einmal repräsentieren. Die Zahl der möglichen Zustände steigt mit zunehmender Anzahl von Qubits daher exponentiell an. Sycamore hat 53 Qubits, also 2^53 Möglichkeiten. In der Quantentheorie sprechen wir von Quantenparallelismus. Parallelismus gibt es auch bei konventionellen Rechnern, aber Quantencomputer könnten mit Quantenparallelismus viel mehr erreichen.

IBM, das ebenfalls an Quantenrechnern forscht, ist skeptisch . Konventionelle Superrechner bräuchten für die Berechnung nicht 10 000 Jahre, sondern zweieinhalb Tage. Was sagen Sie zu der Kritik?

Google verkündet Quantenüberlegenheit

  Google verkündet Quantenüberlegenheit Forscher des Konzerns sprechen von einem neuen Computerzeitalter. Sie wollen herkömmliche Supercomputer hinter sich gelassen haben. Der Konkurrent IBM widerspricht.• Ein Quantencomputer des Konzerns könne nun Probleme berechnen , die auch die besten derzeitigen Supercomputer nicht schaffen.

Quantencomputer sind die große Hoffnung für die Suche nach neuen Materialien, vom Katalysator bis zum Supraleiter. Bislang ging man davon aus, dass verbreitete Verschlüsselungen noch mehrere Jahrzehnte lang vor Quantencomputern sicher seien.

Bisher waren Quantencomputer kaum mehr als Tüfteleien im Labor, äußerst interessante Spielzeuge, aber noch ohne praktischen Nutzen. Ein internationales Team von Forschern hat nun im Journal Science Advances eine Reihe von aktuellen Techniken zu einer Architektur kombiniert

Leider habe ich noch keine Zeit gehabt, den Artikel in Ruhe zu lesen. Aber eine Sache ist mir bereits aufgefallen: IBM hat nur Abschätzungen gemacht. Sie haben nicht gezeigt, dass man die Berechnung tatsächlich in so kurzer Zeit durchführen kann. Außerdem bräuchte man dafür enorm viel Speicherplatz und müsste eine Menge Daten hin- und herschieben. Ich weiß nicht, ob das wirklich so schnell möglich ist. Dieser konventionelle Rechner würde auch viel mehr Energie schlucken als ein Quantencomputer.

Wie lief die Zusammenarbeit mit Google ab? Was haben Sie am Forschungszentrum Jülich genau gemacht?

Wir haben Google geholfen, die Berechnung zu überprüfen. Für 53 Qubits können wir das nicht machen. Aber wir haben hier in Jülich einen Simulator für Quantencomputer, der im vergangenen Jahr einen Weltrekord aufgestellt hat: Damals haben wir 48 Qubits simuliert. Für die Zusammenarbeit mit Google haben wir unseren Superrechner JUWELS benutzt, um die Leistung von Quantenschaltungen mit 43 Qubits zu prüfen. Auf dieser Grundlage können wir dann Abschätzungen für noch mehr Qubits machen. Außer uns haben noch andere Forschungszentren und Universitäten geholfen.

Wie muss man sich als Außenstehender die Szene der Quantenforscherinnen und -forscher vorstellen? Begreifen Sie sich als Konkurrenten, oder ist das eher ein freundschaftliches Miteinander?

Google meldet Durchbruch mit Quantencomputer

  Google meldet Durchbruch mit Quantencomputer Zum ersten Mal hat ein Quantencomputer eine Aufgabe erledigt, an der herkömmliche Rechner scheitern würden. Das behauptet zumindest Google. Konkurrent IBM zweifelt das Ergebnis allerdings an. © Thibault Camus Auch Forscher aus Jülich waren an dem Google-Erfolg beteiligt. (Symbolfoto) Google ist nach eigenen Angaben ein bedeutender Schritt bei der Entwicklung von Quantencomputern gelungen. Mit Hilfe seines Prozessors Sycamore sei es möglich, eine Kalkulation in 200 Sekunden zu erledigen, für die der aktuell schnellste Supercomputer 10.

Verschlüsselung: Sicher trotz Quantencomputern. Quantencomputer könnten praktisch alle Quantencomputer stellen die Kryptografie vor eine große Herausforderung: Die gesamte Die Physik interessiert sich für sie, weil damit bestimmte physikalische Prozesse besser simuliert und bestimmte

Der Zustand eines Quantencomputers ist also höchst instabil. Um Verschlüsselungsverfahren anzugreifen, müsste ein Quantencomputer Hunderte oder Tausende von Teilchen in verschränktem Zustand halten, da sich der gesamte Schlüssel im Speicher des Quantencomputers befinden muss.

An der Stellungnahme von IBM können Sie ja sehen, dass es gewisse Spannungen zwischen den Herstellern gibt. Das klingt jetzt nicht gerade nach inniger Freundschaft. Unter den Wissenschaftlern ist die Konkurrenz aber auf einer sehr kollegialen Ebene, der übliche ständige Wettlauf und gleichzeitig auch enge Zusammenarbeit. Davon profitieren alle.

Hat Google die Konkurrenz mit Sycamore abgehängt? Können andere Unternehmen den Vorsprung aufholen?

Es sieht so aus, als habe Google erstmal die Nase vorn. Das System hat eine beeindruckend geringe Fehlerrate, andere haben das noch nicht geschafft. Theoretisch können die Konkurrenten nachziehen, aber die Frage ist, wie lange das dauert. Google hat definitiv eine große und wichtige Arbeit geleistet. Was mich besonders freut: Die Daten sind öffentlich zugänglich. Das ist wertvolles Material für Wissenschaftler und Universitäten, die an Quantencomputern forschen.

Kann Europa in Sachen Quantenforschung mit den USA und China mithalten?

Aktuell laufen wir ein bisschen hinterher. Es gibt die Initiative "Quantum Technologies Flagship". Dieses Projekt wurde ins Leben gerufen, um den Vorsprung aufzuholen. Der ist entstanden, weil die USA die Forschung an Quantentechnologie früher und entschiedener gefördert haben. In Europa war das früher verhältnismäßig schlecht koordiniert, da haben viele kleine Gruppen vor sich hingearbeitet. Mittlerweile gibt es aber große Förderprogramme, über die man Anträge für Quantenforschung stellen kann.

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  Neues Elektro-Modell angekündigt - Kymco RevoNex (2020) Kymco hat ein Teaservideo für ein neues Elektro-Modell veröffentlicht. Am 5. November wird die neue Kymco RevoNex dann offiziell auf der EICMA vorgestellt. © Kymco. Wer im Video stichhaltige Informationen oder gar erste Bilder erwartet, wird leider enttäuscht. Aus dem nicht wirklich vielsagenden Teaserfilmchen geht allerdings hervor, dass es sich bei dem neuen Fahrzeug um ein Elektro-Modell handeln wird. Zudem gibt Kymco den offiziellen Präsentationstermin an. Am 5. November 2019 wird das neue Fahrzeug namens Kymco RevoNex auf der EICMA in Mailand präsentiert.

Quantenkonferenz Quantencomputer sind eine Herausforderung für die globale Datensicherheit - aber es gibt bereits Ansätze für ein "quantensicheres" Internet. - Die Suche nach neuen Algorithmen.

Doch sie sind immer noch für Überraschungen gut , wie die Forschungen von Elisabeth Giacobino zeigen: Die französische Physikerin ist die Entdeckerin des flüssigen Lichts. science.ORF.at: Frau Giacobino, Sie beschäftigen sich in Ihren Forschungen mit flüssigem Licht - was ist das?

Das Experiment, mit dem Google die Quantenüberlegenheit nachgewiesen haben will, ist hochtheoretisch und hat keinen praktischen Nutzen. Was ist der nächste Schritt?

Man muss Algorithmen entwickeln, die eingesetzt werden können, um praktische Probleme zu lösen. Die große Herausforderung ist die Fehlerrate, die muss sinken. Damit die Systeme praxisrelevante Berechnungen durchführen können, müssen sie auch noch wesentlich größer werden. Manche Forscher reden von Millionen Qubits, die nötig wären. Andere sagen, dass schon 100 Qubits reichen könnten, um mehr als nur theoretische Probleme zu bewältigen. Das wäre dann der nächste Meilenstein. Der Quantenrechner müsste dabei gar nicht unbedingt konventionelle Computer abhängen. Wir wären schon froh, wenn ein kleines Quantensystem eine praktische Aufgabe löst. Die Skalierung kommt dann später. Ich bin davon überzeugt, dass der Erfolg mit dem theoretischen Problem viele junge Forscherinnen und Forscher motivieren wird, sich praktischen Problemen zuzuwenden.

Wie lange wird das dauern?

Ach, diese Frage ist immer schwierig zu beantworten. Das liegt nicht in unserer Hand. Uns ist klar, dass es noch große Herausforderungen gibt.

Welche konkreten Anwendungen können Sie sich für Quantencomputer vorstellen? Wo ist das größte Potenzial?

Quantenrechner können Optimierungsprobleme lösen, etwa Verkehrsflüsse in einer Stadt in Echtzeit berechnen oder Satellitenbahnen optimieren. Auch der Bereich des maschinellen Lernens könnte enorm von Quantentechnologie profitieren. Und dann gibt es noch Anwendungen in der Quantenchemie, bei der Moleküle simuliert werden. Das könnte helfen, neue Medikamente zu entwickeln. Die Einsatzmöglichkeiten sind sehr breit.

Jede neue Technologie ruft Befürchtungen und Ängste hervor. Welche Risiken bergen Quantencomputer?

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Der Quantencomputer ist ganz sicher kein Wundermittel, das ist den Forschern heute klar. Aufgaben dieser Komplexität sind schon von klassischen Computern effizient lösbar, Quantencomputer werden hier nicht benötigt.

Das Beispiel, das hier immer als erstes genannt wird, ist die Verschlüsselung. Demnach können Quantenrechner bestehende Verschlüsselungsprotokolle brechen, womit viele Daten und Systeme unsicher werden. Ich halte das aber nicht für ein so großes Problem. Schließlich sind wir noch weit von diesem Punkt entfernt. Bis dahin wird es Verschlüsselungsmechanismen geben, die sicher vor Quantencomputern sein werden. Trotzdem wird es dauern, bis die Gesellschaft Quantentechnologie akzeptiert. Aber das Problem hatten wir auch mit konventionellen Rechnern. Hier bedarf es Forschung im Bereich der Technikfolgenabschätzung.

Wird man eines Tages einen Quantencomputer kaufen können, so wie man sich jetzt ein Handy kauft?

Im Moment kann ich mir das nicht vorstellen. Ich sehe Quantenrechner eher in Laboren und Forschungszentren. Aber wenn Sie vor 50 Jahren Menschen erzählt hätten, was wir heute alles mit Smartphones anstellen können, die wir in der Hosentasche herumtragen ... Solche Prognosen altern immer sehr schnell. Quantencomputer werden sicher für Überraschungen gut sein.

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