Die fortschrittlichsten Quantencomputer von heute haben Dutzende von dekohärenten (oder „verrauschten“) physischen Qubits. Der Bau eines Quantencomputers, der RSA-Codes aus solchen Komponenten knacken könnte, würde viele Millionen, wenn nicht Milliarden von Qubits erfordern. Nur Zehntausende davon würden für Berechnungen verwendet – sogenannte logische Qubits; der Leisure würde für die Fehlerkorrektur benötigt, um die Dekohärenz zu kompensieren.

Die Qubit-Systeme, die wir heute haben, sind eine enorme wissenschaftliche Errungenschaft, aber sie bringen uns einem Quantencomputer, der ein Downside lösen kann, das jeden interessiert, keinen Schritt näher. Es ist vergleichbar mit dem Versuch, die besten Smartphones von heute mit Vakuumröhren aus dem frühen 20. Jahrhundert herzustellen. Sie können 100 Röhren zusammenbauen und das Prinzip aufstellen, dass Sie alle möglichen Wunder vollbringen könnten, wenn Sie 10 Milliarden davon dazu bringen könnten, auf kohärente, nahtlose Weise zusammenzuarbeiten. Was once jedoch fehlt, ist der Durchbruch von integrierten Schaltkreisen und CPUs, die zu Smartphones führten – es dauerte 60 Jahre sehr schwieriger Ingenieursarbeit, um von der Erfindung der Transistoren zum Smartphone zu gelangen, ohne dass dabei neue Physik involviert battle.

Es gibt tatsächlich Ideen, und ich spielte eine gewisse Rolle bei der Entwicklung der Theorien für diese Ideen, um die Quantenfehlerkorrektur zu umgehen, indem weitaus stabilere Qubits verwendet werden, in einem Ansatz, der als topologisches Quantencomputing bezeichnet wird. Microsoft arbeitet an diesem Ansatz. Aber es stellt sich heraus, dass die Entwicklung topologischer Quantencomputing-{Hardware} auch eine große Herausforderung darstellt. Es ist unklar, ob die umfassende Quantenfehlerkorrektur oder das topologische Quantencomputing (oder etwas anderes, wie eine Mischung aus beidem) letztendlich der Gewinner sein werden.

Physiker sind schlau, wie wir alle wissen (Offenlegung: Ich bin Physiker), und einige Physiker sind auch sehr intestine darin, substantiell klingende Akronyme zu finden, die haften bleiben. Die große Schwierigkeit, Dekohärenz loszuwerden, hat zu dem beeindruckenden Akronym NISQ für „noisy intermediate scale quantum“ pc geführt – für die Idee, dass kleine Ansammlungen verrauschter physikalischer Qubits etwas Nützliches und Besseres leisten könnten als ein klassischer Pc. Ich bin mir nicht sicher, used to be dieses Objekt ist: Wie laut? Wie viele Qubits? Warum ist das ein Pc? Welche würdigen Probleme kann eine solche NISQ-Maschine lösen?

Ein kürzlich bei Google durchgeführtes Laborexperiment hat einige vorhergesagte Aspekte der Quantendynamik (als „Zeitkristalle“ bezeichnet) unter Verwendung von 20 verrauschten supraleitenden Qubits beobachtet. Das Experiment battle eine beeindruckende Demonstration elektronischer Steuerungstechniken, aber es zeigte keinen Rechenvorteil gegenüber herkömmlichen Computern, die Zeitkristalle mit einer ähnlichen Anzahl virtueller Qubits simulieren können. Es verriet auch nichts über die grundlegende Physik von Zeitkristallen. Andere NISQ-Triumphe sind kürzlich durchgeführte Experimente zur Simulation zufälliger Quantenschaltkreise, wiederum eine hochspezialisierte Aufgabe ohne jeglichen kommerziellen Wert.

Die Verwendung von NISQ ist sicherlich eine hervorragende neue Idee für die Grundlagenforschung – sie könnte der physikalischen Forschung in grundlegenden Bereichen wie der Quantendynamik helfen. Aber trotz eines konstanten NISQ-Hypes, der von verschiedenen Quantencomputing-Startups ausgeht, ist das Kommerzialisierungspotenzial alles andere als klar. Ich habe vage Behauptungen darüber gesehen, wie NISQ für eine schnelle Optimierung oder sogar für KI-Coaching verwendet werden könnte. Ich bin kein Experte für Optimierung oder KI, aber ich habe die Experten gefragt, und sie sind gleichermaßen verwirrt. Ich habe Forscher, die an verschiedenen Startups beteiligt sind, gefragt, wie NISQ jede schwierige Aufgabe mit realen Anwendungen optimieren würde, und ich interpretiere ihre verworrenen Antworten so, dass sie im Grunde sagen, dass es möglich ist, dass, da wir nicht ganz verstehen, wie klassisches maschinelles Lernen und KI wirklich funktionieren NISQ könnte dies sogar noch schneller tun. Vielleicht, aber wir hoffen auf das Beste, nicht auf Technologie.

Es gibt Vorschläge, kleine Quantencomputer für das Arzneimitteldesign zu verwenden, um schnell die Molekülstruktur zu berechnen, used to be eine verwirrende Anwendung ist, da die Quantenchemie ein winziger Teil des gesamten Prozesses ist. Ebenso verwirrend sind Behauptungen, dass kurzfristige Quantencomputer bei der Finanzierung helfen werden. Keine technischen Dokumente zeigen überzeugend, dass kleine Quantencomputer, geschweige denn NISQ-Maschinen, zu einer signifikanten Optimierung des algorithmischen Handels oder der Risikobewertung oder der Arbitrage oder Absicherung oder des Concentrated on und der Vorhersage oder des Vermögenshandels oder der Risikoprofilerstellung führen können. Dies hat jedoch mehrere Investmentbanken nicht daran gehindert, auf den Zug der Quantencomputer aufzuspringen.

Ein echter Quantencomputer wird heute unvorstellbare Anwendungen haben, so wie 1947, als der erste Transistor hergestellt wurde, niemand vorhersehen konnte, wie er letztendlich zu Smartphones und Laptops führen würde. Ich bin voller Hoffnung und glaube fest an Quantencomputer als potenziell disruptive Technologie, aber zu behaupten, dass sie in naher Zukunft anfangen würde, Millionen von Greenback an Gewinn für echte Unternehmen zu produzieren, die Dienstleistungen oder Produkte verkaufen, ist für mich sehr verwirrend. Wie?

Quantencomputing ist in der Tat eine der wichtigsten Entwicklungen nicht nur in der Physik, sondern in der gesamten Wissenschaft. Aber „Verschränkung“ und „Überlagerung“ sind keine Zauberstäbe, an denen wir rütteln können und von denen wir erwarten, dass sie die Technologie in naher Zukunft verändern werden. Die Quantenmechanik ist in der Tat seltsam und kontraintuitiv, aber das allein garantiert noch keinen Umsatz und Gewinn.

Vor einem Jahrzehnt und mehr wurde ich oft gefragt, wann ich dachte, dass ein echter Quantencomputer gebaut werden würde. (Interessanterweise stelle ich mir diese Frage nicht mehr, da der Hype um Quantencomputer die Leute anscheinend davon überzeugt hat, dass diese Systeme bereits existieren oder kurz vor der Tür stehen). Meine eindeutige Antwort battle immer, dass ich es nicht weiß. Die Zukunft der Technologie vorherzusagen ist unmöglich – sie passiert, wenn sie passiert. Guy könnte versuchen, eine Analogie zur Vergangenheit zu ziehen. Die Luftfahrtindustrie brauchte mehr als 60 Jahre, um von den Gebrüdern Wright zu Jumbo-Jets zu gelangen, die Hunderte von Passagieren Tausende von Kilometern befördern. Die unmittelbare Frage ist, wo die Entwicklung von Quantencomputern in ihrer heutigen Shape auf dieser Zeitachse platziert werden sollte. Ist es mit den Wright-Brüdern im Jahr 1903? Die ersten Düsenflugzeuge um 1940? Oder befinden wir uns mit der Flugmaschine von Leonardo da Vinci vielleicht noch weit zurück im frühen 16. Jahrhundert? Ich weiß nicht. Auch sonst niemand.

Sankar Das Sarma ist der Direktor des Theoriezentrum für kondensierte Materie an der College of Maryland, Faculty Park.

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