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Digitale Revolution

James S. Clarke „Quantencomputer sind einfach noch zu langsam“

Der Leiter der Quantencomputer-Abteilung von Intel spricht über den Forschungswettlauf mit IBM und Google und die Frage, wie sich Unternehmen auf die Entwicklung vorbereiten können.
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Es dürfte noch eine Weile dauern, bis die Technologie im Alltag ankommt. Quelle: Max Boenke
IBM-Quantencomputer in Zürich

Es dürfte noch eine Weile dauern, bis die Technologie im Alltag ankommt.

(Foto: Max Boenke)

James S. Clarke ist seit 2015 Leiter der Quantum-Hardware-Research-Abteilung beim Chiphersteller Intel in Portland im US-Bundesstaat Oregon. Er hat über 50 wissenschaftliche Papiere mitverfasst und hält verschiedene Patente. Heute arbeitet er an Produkten, die Intel ins nächste Jahrhundert führen sollen – darunter auch an Quantencomputern.

Herr Clarke, warum brauchen wir Quantencomputer?
Das ist eine Technologie, mit der wir routinemäßig Probleme lösen können, die wir nur mit Supercomputern lösen können – oder noch nicht einmal mit denen.

Ist das alles noch ein „Buzzword“ oder schon Realität?
Es ist beides. Der Hype um Quantencomputer eilt ein wenig der Realität voraus. Aber es werden echte Fortschritte gemacht. Die Frage ist, wann die Technologie reif sein wird. Wir von Intel glauben, dass es vielleicht zehn Jahre dauern wird, bis Quantencomputer unser aller Leben verändern werden. Wenn man sich die Geschichte der Halbleiterindustrie anschaut, sieht man, dass kein wirklicher Fortschritt in weniger als zehn Jahren Realität geworden ist.

Gibt es denn schon echte Quantencomputer?
Richtige Allround-Quantencomputer gibt es noch nicht – also solche, die alle möglichen Probleme lösen können. Heutige Maschinen sind auf ganz spezielle Aufgaben ausgelegt.

Warum sind vor allem die Regierungen der Welt stark an Quantencomputern interessiert?
Das hat auch etwas mit Ver- und Entschlüsselung von Daten zu tun. Um eine RSA-Verschlüsselung zu knacken, braucht man einen universellen, vollwertigen Quantencomputer.

„Künstliche Intelligenz wird im Alltag wesentlich weiter verbreitet sein als Quantencomputer.“ Quelle: Twitter Screenshot
James S. Clarke

„Künstliche Intelligenz wird im Alltag wesentlich weiter verbreitet sein als Quantencomputer.“

(Foto: Twitter Screenshot)

Wo steht Intel in dem Rennen?
Wir forschen an einem „Super-Conducting“-Computer, so wie IBM, Google und andere, aber auch an einem sogenannten „Spin Qubit in Silicon“.

Was bitte ist das?
Das ist ungefähr so etwas wie ein Transistor, bei dem nur ein Elektron den Zustand des Qubits, also Null oder Eins definiert. Wir arbeiten an einer speziellen Form eines Single-Elektron-Transistors. Warum ist das so reizvoll? Wegen der großen Ähnlichkeit zu normalen Transistoren. Intel liefert pro Jahr 400 Quadrillionen Transistoren aus. Das ist pro Mensch auf dem Planeten je ein Transistor pro Minute und Tag. Wenn wir einen Quantencomputer auf Basis der Transistorentechnologie bauen können, glauben wir, dass wir einen großen Vorteil haben werden.

Warum genau?
Am Ende des Tages sind alles Qubits. Aber ein Spin Qubit würde eine Million mal kleiner sein als ein herkömmliches Qubit. Und die Lebenszeit eines Qubits, die Zeit in der man eine Aufgabe erledigen kann, könnte länger werden. Wenn man heute ein Qubit von „Null“ auf „Eins“ schaltet, fällt es in Mikrosekundenbruchteilen auf Null zurück. Zum Vergleich: Wenn Sie etwas auf einem USB-Stick speichern, ist das nach einem Jahr noch da.

Quantencomputer müssen in die Nähe des absoluten Nullpunkts heruntergekühlt werden, der bei minus 273 Grad Celsius liegt. Wäre das auch bei den von Ihnen beschriebenen Spin Qubits nötig?
Spin Qubits könnten bei einer etwas höheren Temperatur betrieben werden. Damit könnten wir zusätzliche Komponenten näher an die Qubits heranbringen, die sonst die Kälte nicht überleben würden.

Was wären die Vorteile?
Es würde uns ermöglichen, die Qubits besser zu steuern, die Lebenszeit zu erhöhen und größere Systeme zu bauen.

Wie realistisch ist das alles heute schon, wenn Sie sagen, dass es noch zehn Jahre dauert, bis wir universelle Quantenrechner haben?
Heutige Rechner sind einige Qubits bis einige zehn Qubits groß. Es macht Spaß, damit zu spielen. Was wir brauchen, sind aber Rechner mit tausenden oder Millionen von Qubits, um die Sachen zu machen, die heute noch unmöglich sind. Es ist nicht undenkbar, dass wir Chips mit einer Million Qubits haben werden, die Sie in der Hand halten können wie heutige Intel-Chips für gewöhnliche Rechner.

Was ist das größte Problem?
Wenn man sich heute die riesigen Quanten-„Kühlschränke“ anschaut, die man braucht, ist das sehr imposant. Aber man braucht Tage, um sie herunter zu kühlen, im Grunde sind sie langsam. Ich fürchte, selbst wenn wir hunderte davon hätten, könnten wir in zehn Jahren nicht genug Innovationszyklen durchlaufen, um zu einem fertigen Ergebnis, dem universellen Quantencomputer, zu kommen. Wir lernen einfach nicht schnell genug.

Was sollten Firmenlenker machen, die sich fragen, ob sie in Zukunft Quantencomputer brauchen werden? Zehn Jahre warten und dann loslegen?
Es ist ja nicht so, dass neun Jahre nichts passiert und dann ist es auf einmal da. Es ist eine Technologie, die kommen wird und ich sollte als Unternehmensführer nicht im Hintertreffen sein, wenn es dann losgeht.

Wie lässt sich das anstellen?
Man kann sich einen akademischen Partner suchen, zum Beispiel die TU Delft in Stanford. Es gibt so viele gute Hochschulen, die zu dem Thema forschen. Sie arbeiten alle daran, die Quanten-Spezialisten der Zukunft auszubilden.

Wie können sich Unternehmen auf diese Entwicklung vorbereiten?
Nehmen wir an, das Unternehmen ist im Forschungsbereich tätig und arbeitet schon heute mit Supercomputern. Dann ist die Frage, wie und welche IT-Probleme auf Quantencomputer übertragen werden sollen. Das kann mit einer Handvoll Mitarbeitern und strategischen Partnerschaften mit Hardwareherstellern oder Universitäten beginnen. Kann ein Quantencomputer dem Unternehmen in Zukunft helfen? Um diese Frage zu klären, ist nur eine relativ geringe Vorabinvestition nötig.

Jeder redet heute über Künstliche Intelligenz. Was ist für Unternehmen wichtiger? KI oder Quantencomputer?
Beides hat seinen Platz. Aber Künstliche Intelligenz wird im Alltag wesentlich weiter verbreitet sein als Quantencomputer. Es ist jedoch keine Entweder-Oder-Entscheidung. Beides ist wichtig. Wir sollten uns nur nicht von riesigen, glänzenden Quanten-„Kühlschränken“ blenden lassen und glauben, die lösen alle unsere Probleme.
Herr Clarke, vielen Dank für das Gespräch.

Mehr: Auf dem Forschungsfeld der Quantencomputer könnte Google ein Durchbruch gelungen sein. Experten erwarten einen Schub für die Zukunftstechnologie.

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