Der amerikanische Technologiekonzern IBM hat auf dem eigenen Quantum Summit 2023 Anfang Dezember unter anderem einen rekordverdächtigen neuen Quantum-Prozessor mit über 1.000 Qubits und seine Quantum-Roadmap bis 2033 vorgestellt.
Teams weltweit arbeiten mit Hochdruck an der Entwicklung von Quantencomputern wie diesem von IBM, die eine neue Generation von Supercomputern für hochkomplizierte Berechnungen und Vorhersagen hervorbringen könnten. Der Schlüssel dazu sind sogenannte Quantenbits oder kurz Qubits, die nicht nur zwei Zustände, ein und aus, 0 und 1, sondern per Verschränkungen mehrere oder sogar eine große Zahl von unterschiedlichen Zuständen annehmen können.
Je mehr Qubits die Systeme haben, desto störungs- oder fehleranfällig sind sie aber. Bei den bisherigen Quantenprozessoren wie dem Ende 2021 präsentierten IBM Eagle und dem Google Sycamore haben sich die Entwickler daher mit 127 respektive 64 Qubits eher zurückgehalten.
Bis zu 1 Milliarde Logikgatter im Visier
Der von IBM auf dem IBM Quantum Summit 2023 am 4. Dezember vorgestellte neue Quantenchip „Heron“ hat mit 133 Qubits zwar nur wenig mehr als der Vorgänger, soll aber dank neuester Technologie zur Fehlerkorrektur weit weniger störanfällig sein und stabil genug sein, um etwa 3.000 Logikgatter durchlaufen zu können. Heron bietet somit „eine drei- bis fünfmal bessere Leistung als unser vorheriges Flaggschiff“, klopft sich der für Quantencomputing zuständige IBM Vice President Jay Gambetta von IBM Research auf die Schulter.
Der eigentliche große Durchbruch, den er und seine Kolleg:innen auf dem Quantum Summit 2023 verkündeten, war ein „Condor“ genannter neuer Quantenprozessor mit 1.121 supraleitenden Quantenbits in einer wabenartigen Struktur. „Condor verschiebt die Grenzen der Skalierbarkeit und des Chip-Designs durch eine um 50 Prozent höhere Qubit-Dichte und Verbesserungen in der Qubit-Produktion“, so Gambetta.
In 10 Jahren sollen 2.000 Qubits möglich sein
Mit Heron habe man erkannt, dass es möglich ist, die Zahl der Logikgatter zu erhöhen. Zielmarke für 2024 sei es, von 3.000 auf 5.000 Gatter (Gates) zu gehen, dann auf 7.500 bis 10.000 Gatter, um schließlich sogar auf 100 Millionen zu kommen. Logikgatter sind normalerweise eng mit der Zahl 7 beziehungsweise den sieben booleschen Funktionen AND, OR, XOR, NOT, NAND, NOR, and XNOR verknüpft. Mikroprozessoren für High Performance Computing oder Supercomputer kommen heuet teilweise schon auf 100 Millionen digitale Logikgatter, aber zusammen mit Qubits würde das zu einer heute unvorstellbaren Rechenleistung führen.
Als Eckpfeiler der eigenen quantenzentrierten Supercomputing-Architektur hat IBM auf dem Summit als ersten modularen Quantencomputer auch ein sogenanntes IBM Quantum System Two präsentiert, das im New Yorker Yorktown Heights steht und über drei Heron-Prozessoren verfügt.
Die Roadmap bis 2033 trägt unter anderem Vogelnamen wie Flamingo und Blue Jay (Blauhäher) und sieht unter letzterem Namen schließlich ein System mit einer Milliarde Gates und 2.000 Qubits vor. Als weitere Highlights hat IBM auf dem Summit die Opensource-Programmiersprache Qiskit 1.0 und die Verknüpfung der Quantencode-Entwicklung mit generativer künstlicher Intelligenz in WatsonX mit Quantenschaltung angekündigt. Bei WatsonX oder watsonx handelt es sich um eine KI- und Datenplattform, die auf offenen Standards aufbaut und es Unternehmen erlauben, Ki nicht nur aktiv zu nutzen, sondern auch zur der KI-Wertschöpfungskette beizutragen.
Der nächste IBM Quantum Summit soll übrigens im September 2024 in Berlin starten. Man darf gespannt sein, mit welchen Quantensprüngen Big Blue dann aufwarten wird.
Quelle Titelbild und Quantencomputer: IBM