Große Jungs und ihr Quantum Spielzeug

Ein altes Sprichwort besagt: "Jungen (und Mädchen!) werden nie erwachsen... ihr Spielzeug wird nur größer und teurer". Dieses Sprichwort trifft auf die Quanteninformatik im Jahr 2021 zu, denn wir sahen größtenteils Spielzeugcomputer, die mit Spielzeugschaltkreisen arbeiten, um Spielzeugprobleme zu lösen.

Natürlich sind diese "Spielzeugcomputer" außerordentlich anspruchsvoll. Sie erfordern unzählige Stunden von talentierten und brillanten Wissenschaftlern und Ingenieuren, die geniale Lösungen für viele Probleme entwickeln. Aber am Ende kann - mit einigen bemerkenswerten Ausnahmen - alles, was im Jahr 2021 auf einem Quantencomputer laufen könnte, auch auf einem leistungsstarken klassischen Computer simuliert werden. Und klassische Computer sind, zumindest im Moment, viel einfacher zu bedienen und viel weiter verbreitet.

Auch die "Spielzeugprobleme" wurden nicht umsonst gelöst. Große und kleine Organisationen wollten ihr internes Quanten-Know-how entwickeln und herausfinden, ob Quantencomputer bestimmte Probleme lösen und ähnliche Ergebnisse wie klassische Computer liefern können. Dies geschieht im Vorgriff auf eine künftige Generation von Quantencomputern, die ihre klassischen Gegenstücke übertreffen würden.

Was muss bis zum Jahr 2022 geschehen, damit wir mehr reale Probleme mit Quantencomputern lösen können?

1. Die Computer müssen besser werden. Mehrere Unternehmen haben Quantenmodelle mit mehr als 100 Qubits angekündigt. Algorithmen, die so viele Qubits verwenden, können auf klassischen Computern nicht realistisch simuliert werden, wodurch sich eine Kluft zwischen den Möglichkeiten von Quantencomputern und klassischen Computern auftut. Natürlich ist die Anzahl der Qubits nicht das einzige Maß für die Leistungsfähigkeit eines Computers (Kohärenz und Konnektivität sind einige andere Maßstäbe), aber diese Hardware-Entwicklungen sind vielversprechend.
2. Mehr Menschen. Es ist schwierig, Wissenschaftler und Ingenieure mit Quantenkenntnissen für die Entwicklung und Umsetzung von Quantenalgorithmen zu finden. Während Universitäten und Ausbildungsprogramme von Unternehmen ihr Bestes tun, um das Angebot zu erhöhen, ist die Nachfrage nach Quantenarbeitskräften groß. Ein Problem ist, dass das Schreiben von Quantensoftware heute recht schwierig ist und oft ein promoviertes Verständnis der Quanteninformationswissenschaft erfordert, zusätzlich zum Verständnis des zu lösenden Geschäftsproblems.
3. Bessere Entwicklungsplattformen. 100- oder 1000-Qubit-Computer können einfach nicht mit denselben Methoden programmiert werden, die für 5- oder 10-Qubit-Maschinen verwendet wurden. Man kann nicht mehr erwarten, dass man erfolgreich auf der Gatterebene arbeitet oder starre vorgefertigte Codeblöcke verwendet. Es ist eine neue Methode erforderlich, um das algorithmische Verhalten zu spezifizieren und diese Spezifikation in eine funktionierende Schaltung umzusetzen. Classiq befasst sich mit diesem Problem und hofft, auch zur Lösung des Problems "mehr Menschen" beizutragen, indem es die Quantenprogrammierung für ein breiteres Publikum zugänglich macht.

Wir lieben Spielzeuge, aber wir hoffen, dass im Jahr 2022 mehr und mehr reale Probleme mit den kommenden Quantencomputern und den Softwareplattformen, die sie steuern, gelöst werden können.

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