QUBITS
Die ungewöhnlichen Eigenschaften, die Quantencomputer besonders leistungsfähig machen, bedingen gleichzeitig ihre größte Schwäche: die extreme Störungsanfälligkeit. Neue Techniken sollen die Fehler nun schneller beheben, als sie sich ansammeln können.
Fehler sind unausweichlich. Sie begleiten unser alltägliches Leben: Man macht sie beim Autofahren, Kochen oder Kommunizieren. Auch im professionellen Kontext begegnet man ihnen, sei es in der Bildverarbeitung oder bei Rechenaufgaben. Fehler auszubessern und sie möglichst selten eintreten zu lassen, ist notwendig für das Funktionieren von Geräten, aber auch der Gesellschaft als Ganzes.
Glücklicherweise sind die meisten Systeme nicht auf exakte Präzision angewiesen. Man kann beispielsweise eine leicht zerkratzte DVD abspielen, und QR-Codes bleiben lesbar, selbst wenn sie unscharf oder verzerrt sind. Daten, die Raumsonden im All aufnehmen, legen hunderte Millionen Kilometer zur Erde zurück und erscheinen trotzdem erstaunlich scharf auf unseren Bildschirmen. All das ist dank ausgeklügelter Korrekturmethoden möglich, die inzwischen zu den wichtigsten Konzepten der Informationstechnologie zählen. Fehler sind zwar unvermeidlich, aber behebbar.
In den letzten Jahren ist die Fehlerkorrektur durch den Aufstieg der Quantencomputer wieder in den Fokus der wissenschaftlichen Aufmerksamkeit gerückt. Indem die neuartigen Maschinen die Gesetze der Quantenphysik nutzen, können sie einige Probleme lösen, die für klassische Computer nicht zu bewältigen sind. Das eröffnet enorme Möglichkeiten in nahezu allen Anwendungsbereichen – von der Medikamentenherstellung bis zu Verkehrssimulationen. Allerdings sind die Geräte extrem anfällig: Es können Fehler auftreten, die gewöhnlichen Rechnern völlig fremd sind. Dadurch scheitern herkömmliche Korrekturverfahren. Fachleute entwickeln deshalb neue Methoden, um die künftigen Geräte zuverlässig zum Laufen zu bringen.
Dieser Aufgabe gehe ich derzeit bei dem US-amerikanischen Technologieunternehmen IBM nach, das bereits große Fortschritte auf dem Gebiet gemacht hat. Zuvor habe ich als Physikerin das quantenmechanische Verhalten von Materialien theoretisch erforscht, etwa das Phänomen der Supraleitung. Damals wusste ich noch nicht, dass mich das zur Quanteninformatik führen würde. Denn Quantencomputer galten lange als unerreichbarer Zukunftstraum. Obwohl der Physiker Paul Benioff (1930–2022) vom Argonne National Laboratory in Illinois bereits 1980 eine Methode vorgeschlagen hatte, um solche Geräte zu realisieren, dauerte es fast zwei Jahrzehnte, bis sich der Plan umsetzen ließ. Und erst 2007 – weitere zehn Jahre später – fand man schließlich die grundlegende Informationseinheit, die aktuellen Geräten von IBM, Google und anderen Herstellern zu Grunde liegt: das supraleitend
