Rechenarbeit von 2,5 Milliarden Jahren in 200 Sekunden: Ein chinesischer Quantensimulator könnte erstmals eindeutig die Überlegenheit der Quanten über klassische Rechner demonstriert haben. Das optische Quantensystem ermittelte die Verteilung von Photonen in der sogenannten Gaußschen Bosonen-Probe – eine für Supercomputer nahezu unlösbare Aufgabe. Damit könnte dieses System weit deutlicher als jüngst Google das Supremat der Quanten bewiesen haben.
Quantencomputer können komplexe Aufgaben weit schneller lösen als herkömmliche Rechner. Denn dank quantenphysikalischer Phänomene wie der Überlagerung und Verschränkung können ihre Qubits mögliche Lösungen einer Aufgabe parallel durchspielen und errechnen. Dadurch werden sie selbst den leistungsstärksten Supercomputern irgendwann überlegen sein – theoretisch.
Eine erste Demonstration dieser Quanten-Überlegenheit könnte im Jahr 2019 der von Google entwickelte Quantencomputer „Sycamore“ geliefert haben. Der auf 53 supraleitenden Qubits basierende Quantenrechner löste in wenigen Minuten eine komplexe Wahrscheinlichkeitsrechnung. Kritiker, unter anderem von Konkurrent IBM wandten jedoch ein, dass Supercomputer mit entsprechend angepassten Algorithmen kaum langsamer und vielleicht sogar bald schneller sein könnten.
Wie lässt sich Quanten-Überlegenheit eindeutig belegen?
Ein eindeutiger Beweis des „Supremants der Quanten“ stand daher noch aus. Nach Ansicht vieler Physiker wäre dies beispielsweise die Berechnung einer Aufgabe, die für klassische Computer nahezu unmöglich zu lösen wäre – selbst wenn man künftige Weiterentwicklungen von Algorithmen mit einbezieht. Eine solche Aufgabe ist die sogenannte Gaußsche Bosonen-Probe (Gaussian Boson Sampling, GBS). Bei dieser müssen Verteilung und Zustand beispielsweise von verschränkten Photonen nach dem Durchlaufen eines optischen Netzwerks kalkuliert werden.
