Der Beginn des Quantenzeitalters

Neuauflage von Plato

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Es ist ein Vierteljahrhundert her, seit die ersten Quantenbits oder Qubits zu einem rudimentären Quantencomputer zusammengefügt wurden. Mit ihrer Fähigkeit, sowohl die Einsen als auch die Nullen in traditionellen Computern gleichzeitig darzustellen, sind Qubits die grundlegendsten Komponenten von Systemen, die die heutigen Computer bei der Lösung bestimmter Arten von Problemen weit übertreffen könnten. Seitdem hängt der Fortschritt weniger von der harten Wissenschaft als von der angewandten Technik ab: die Schaffung stabilerer Qubits, die ihren Quantenzustand länger als einen winzigen Bruchteil einer Sekunde halten können, ihre Verknüpfung zu größeren Systemen und die Entwicklung neuer Formen der Programmierung Nutzen Sie die Eigenschaften der Technologie.

Dies lässt sich mit dem vergleichen, was in den frühen Tagen der traditionellen Computertechnik nach der Erfindung des Transistors in den 1940er Jahren und der integrierten Schaltung im Jahr 1958 geschah Mainstream, scheint unerbittlich.

Das Quantenzeitalter wird sich wahrscheinlich nicht mit dem gleichen Gefühl metronomischer Unvermeidlichkeit entfalten. Es hat das Potenzial, große Überraschungen zu liefern, sowohl nach oben als auch nach unten. Ein globales Rennen ist im Gange, um neue Techniken zur Kontrolle und Nutzung von Quanteneffekten zu entwickeln und weitaus effektivere Algorithmen zu entwickeln – was die Möglichkeit plötzlicher Leistungssprünge erhöht.

Eine solche Überraschung kam mit der Veröffentlichung von Chinesische Forschung einen Weg vorschlagen, die häufigste Form der Online-Verschlüsselung mit einem Quantencomputer zu brechen, der den bereits verfügbaren ähnelt. Es wurde erwartet, dass dieses Kunststück – ein potenzieller „Sputnik-Moment“ – weit fortgeschrittenere Quantensysteme erfordern würde, die viele Jahre in der Zukunft liegen.

Andere Cyber-Sicherheitsexperten kamen schließlich zu dem Schluss, dass diese Methode in der Praxis wahrscheinlich nicht funktionieren wird. Eine Frage ist, warum China seine Veröffentlichung zugelassen hätte, wenn es wirklich einen Weg aufgezeigt hätte, die meisten geheimen Kommunikationen der Welt aufzudecken. Dennoch hat es einen Ruck gegeben und sollte ein Weckruf für all jene sein, insbesondere in den USA, die sich Sorgen über die Risiken machen, dass China eine technologische Vormachtstellung entwickelt.

Viele Unternehmen in Branchen wie Chemie, Banken und Automobilherstellung haben in die Programmierung von Quantensystemen investiert, in der Hoffnung, dass dies die ersten sind praktische Anwendungen könnte bald kommen. Bei der Modellierung komplexer finanzieller Risiken, dem Design neuer Moleküle und der Beschleunigung der Datenverarbeitung in maschinellen Lernsystemen könnten Quantensysteme einen Vorteil erlangen, sobald sie auch nur geringfügig billiger oder schneller als bestehende Computer werden.

Dieser Moment des „Quantenvorteils“ – wenn die Systeme bei bestimmten Problemen eine praktische, wenn auch bescheidene Überlegenheit zeigen – liegt verlockenderweise immer noch außerhalb unserer Reichweite. Angesichts steigender Investitionen und steigender Erwartungen ist der Spielraum für kurzfristige Enttäuschungen hoch, auch wenn das langfristige Potenzial unverändert zu sein scheint.

immer noch schwer um Qubits lange genug in ihrem Quantenzustand zu halten, um nützliche Berechnungen durchzuführen. Die nächste Grenze liegt in der Erfindung von Formen der Fehlerkorrektur, die einige der Qubits verwenden, um dem „Rauschen“ entgegenzuwirken, das durch diesen Mangel an Kohärenz verursacht wird. Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Fortschritte bei der Lösung dieses Problems schneller als erwartet erzielt werden.

Das Potenzial für Durchbrüche in Bereichen wie der Fehlerkorrektur hat die Wahrscheinlichkeit eines Quantenschocks erhöht – wenn die Maschinen den Sprung vom faszinierenden wissenschaftlichen Experiment zur weltverändernden Technologie schaffen. Basierend auf dem scheinbar fehlerhaften chinesischen Verschlüsselungspapier ist es voreilig, vorherzusagen, dass dieser Moment bereits nahe ist. Aber bei so viel Anstrengung, die weltweit unternommen wird, um die Eigenschaften der Quantenmechanik für Computer nutzbar zu machen, könnte es noch voreiliger sein, eine ernsthafte Betrachtung der Versprechungen – und Risiken – auf einen anderen Tag aufzuschieben.

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