Ein Quantencomputer in Garching, der auf minus 273 Grad Celsius gekühlt wird, soll die Forschung in Bereichen wie Stauvermeidung und Medikamentenentwicklung revolutionieren. Der sogenannte Euro-Q-Exa, angesiedelt am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ), verspricht enorme Rechenleistung, ohne die Sicherheit von Bankdaten zu gefährden. Die Integration in bestehende Supercomputerarchitektur ist dabei ein Schlüsselelement.
Zusammenfassung
- Der Quantencomputer Euro-Q-Exa wird am Leibniz-Rechenzentrum in Garching betrieben.
- Er soll klassische Supercomputer bei komplexen Aufgaben unterstützen.
- Die Kühlung erfolgt auf minus 273 Grad Celsius, der Strombedarf ist geringer als bei herkömmlichen Supercomputern.
- Das System stammt von der finnisch-deutschen Firma IQM.
| PRODUKT: | Euro-Q-Exa Quantencomputer, IQM, Preis unbekannt, Verfügbarkeit: Forschungseinrichtungen, Plattform: Supercomputer-Integration, Besonderheiten: Supraleitende Qubits, extreme Kühlung |
|---|---|
| SICHERHEIT: | Betroffene Systeme: Keine bekannt, Schweregrad: Nicht zutreffend, Patch verfügbar?: Nicht zutreffend, Handlungsempfehlung: Keine |
| APP: | Nicht zutreffend |
Der Quantencomputer Garching als Turbo für Supercomputer
Klassische Supercomputer stoßen bei bestimmten komplexen Berechnungen an ihre Grenzen. Hier kommen Quantencomputer ins Spiel. Anstatt jedoch als alleinstehende Rechenzentren zu fungieren, wird der Quantencomputer in Garching als eine Art „Beschleuniger“ für den bereits existierenden Supercomputer SuperMUC-NG konzipiert. Dies ermöglicht eine hybride Architektur, bei der der Quantencomputer besonders rechenintensive Teilaufgaben übernimmt, während der klassische Supercomputer die übrige Datenverarbeitung und Steuerung übernimmt. Wie Stern berichtet, zielt dieser Ansatz darauf ab, die Stärken beider Technologien optimal zu nutzen.
Konkret bedeutet das, dass der Quantencomputer beispielsweise komplexe chemische Simulationen durchführen oder logistische Optimierungsprobleme lösen kann, die für klassische Computer eine immense Herausforderung darstellen. Der SuperMUC-NG steuert dabei den gesamten Workflow und verarbeitet die Ergebnisse des Quantencomputers. Dieser Ansatz ist effizienter als der Versuch, den Quantencomputer allein alle Berechnungen durchführen zu lassen.
Ein Qubit (Quantenbit) kann im Gegensatz zu einem klassischen Bit nicht nur die Zustände 0 oder 1 annehmen, sondern auch eine Überlagerung dieser Zustände. Diese Superposition ermöglicht es Quantencomputern, viele Berechnungen parallel durchzuführen, was zu einer exponentiellen Steigerung der Rechenleistung bei bestimmten Problemen führt.
Wie funktioniert es in der Praxis?
Stellen Sie sich vor, ein Logistikunternehmen möchte die effizienteste Route für seine Lieferwagen finden, um die Staus in einer Großstadt wie München zu minimieren. Ein klassischer Supercomputer könnte verschiedene Routen simulieren, aber die Anzahl der möglichen Kombinationen ist enorm, was die Berechnung sehr zeitaufwendig macht. Der Quantencomputer in Garching könnte eingesetzt werden, um diese Routenoptimierung deutlich schneller durchzuführen. Er analysiert die Verkehrsdaten, berücksichtigt verschiedene Faktoren wie Baustellen und Stoßzeiten und findet die optimale Route in einem Bruchteil der Zeit, die ein klassischer Computer benötigen würde. Das Ergebnis ist eine signifikante Reduzierung der Lieferzeiten und Kraftstoffkosten. (Lesen Sie auch: Apple Update iOS 26.3: Das erwartet Nutzer…)
Ein anderes Anwendungsbeispiel ist die Entwicklung neuer Medikamente. Chemische Simulationen sind ein wichtiger Bestandteil des Medikamentenentwicklungsprozesses. Mit einem Quantencomputer lassen sich die Eigenschaften von Molekülen und ihre Wechselwirkungen mit anderen Substanzen viel genauer und schneller simulieren als mit klassischen Computern. Dies kann dazu beitragen, neue Medikamente schneller zu entwickeln und die Kosten für Forschung und Entwicklung zu senken.
H3: Wie werden die Qubits gekühlt?
Die Qubits, die Recheneinheiten des Quantencomputers, basieren auf Supraleitung. Um diesen Zustand zu erreichen, müssen sie auf extrem tiefe Temperaturen gekühlt werden – fast bis zum absoluten Nullpunkt von minus 273 Grad Celsius. Diese Kühlung erfolgt mit speziellen Kryostaten, die flüssiges Helium verwenden. Trotz dieser aufwendigen Kühlung ist der Strombedarf des Quantencomputers geringer als der des SuperMUC-NG, was auf die hohe Energieeffizienz der supraleitenden Qubits zurückzuführen ist.
Woher stammt die Technologie?
Während die USA und China als führende Nationen in der Quantencomputerentwicklung gelten, stammt der Quantencomputer in Garching von der finnisch-deutschen Firma IQM. IQM ist eine Ausgründung der Aalto-Universität in Finnland und hat sich auf die Entwicklung von Quantencomputern auf Basis von supraleitenden Qubits spezialisiert. Die Europäische Union fördert die Entwicklung von Quantentechnologien im Rahmen des EuroHPC Joint Undertaking. Die EU-Vizepräsidentin für Technologie, Henna Virkkunen, die aus Finnland stammt, war bei der Eröffnung des Quantencomputers in Garching anwesend, was die Bedeutung des Projekts für die europäische Technologiepolitik unterstreicht.
Der Einsatz europäischer Technologie ist ein strategischer Vorteil, um unabhängiger von den USA und China zu werden. Heise Online berichtet regelmäßig über die Bemühungen der EU, die technologische Souveränität in Schlüsselbereichen wie Quantencomputing zu stärken. (Lesen Sie auch: Instagram Prozess: Macht die App Wirklich Süchtig)
Das EuroHPC Joint Undertaking ist eine gemeinsame Initiative der Europäischen Union und europäischer Länder, um die Entwicklung und den Einsatz von Höchstleistungsrechnern (HPC) in Europa zu fördern. Ziel ist es, die europäische Wettbewerbsfähigkeit in Wissenschaft und Industrie zu stärken.
Was sind die Unterschiede zwischen klassischen Supercomputern und Quantenrechnern?
Klassische Supercomputer verarbeiten Informationen in Form von Bits, die entweder den Zustand 0 oder 1 annehmen können. Quantencomputer hingegen nutzen Qubits, die dank der Gesetze der Quantenmechanik gleichzeitig mehrere Zustände einnehmen können (Superposition). Außerdem können Qubits miteinander verschränkt sein (Verschränkung), was bedeutet, dass der Zustand eines Qubits unmittelbar den Zustand eines anderen beeinflusst, unabhängig von der Entfernung. Diese Eigenschaften ermöglichen es Quantencomputern, bestimmte Probleme exponentiell schneller zu lösen als klassische Computer.
Allerdings sind Quantencomputer nicht für alle Aufgaben besser geeignet. Klassische Computer sind nach wie vor effizienter bei vielen alltäglichen Rechenaufgaben. Die Stärke von Quantencomputern liegt in der Lösung spezifischer Probleme, die für klassische Computer extrem zeitaufwendig sind, wie z.B. die Faktorisierung großer Zahlen (wichtig für Kryptographie), die Simulation komplexer Moleküle und die Optimierung großer Datensätze.
H3: Warum sind Bankdaten trotzdem noch sicher?
Obwohl Quantencomputer theoretisch in der Lage wären, aktuelle Verschlüsselungsalgorithmen zu knacken, die zum Schutz von Bankdaten verwendet werden, ist dies derzeit noch kein praktisches Problem. Erstens sind die verfügbaren Quantencomputer noch nicht leistungsfähig genug, um diese Algorithmen zu brechen. Zweitens werden bereits neue, quantenresistente Verschlüsselungsalgorithmen entwickelt und eingesetzt, die auch von zukünftigen Quantencomputern nicht geknackt werden können. Die Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) arbeitet aktiv an der Entwicklung und Standardisierung dieser neuen Algorithmen. (Lesen Sie auch: Zayn Malik Gigi Hadid: War Er Nie…)
Vorteile und Nachteile
Die Integration eines Quantencomputers in eine bestehende Supercomputerarchitektur bietet eine Reihe von Vorteilen. Es ermöglicht die Nutzung der Stärken beider Technologien und vermeidet die Notwendigkeit, den Quantencomputer allein alle Berechnungen durchführen zu lassen. Dies führt zu einer effizienteren Nutzung der Ressourcen und einer schnelleren Lösung komplexer Probleme. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, neue Anwendungsbereiche zu erschließen, die mit klassischen Computern bisher nicht zugänglich waren.
Allerdings gibt es auch Nachteile. Quantencomputer sind sehr empfindlich gegenüber Störungen aus der Umgebung (Dekohärenz), was die Stabilität der Berechnungen beeinträchtigen kann. Die Programmierung von Quantencomputern ist zudem komplex und erfordert spezielle Kenntnisse. Auch die extreme Kühlung der Qubits ist technisch aufwendig und kostenintensiv. Es ist wichtig zu beachten, dass die Technologie noch in einem frühen Entwicklungsstadium ist und es noch einige Zeit dauern wird, bis Quantencomputer in großem Umfang eingesetzt werden können.
Lesen Sie auch: Wie Künstliche Intelligenz die Medizin revolutioniert
Vergleich mit Alternativen
Neben IQM gibt es eine Reihe anderer Unternehmen, die an der Entwicklung von Quantencomputern arbeiten, darunter IBM, Google und Rigetti Computing. IBM bietet beispielsweise Quantencomputer über seine Cloud-Plattform an, die von Forschern und Unternehmen weltweit genutzt werden können. Google hat mit seinem Quantencomputer „Sycamore“ bereits „Quantum Supremacy“ demonstriert, d.h. die Lösung eines Problems, das für klassische Computer unlösbar ist. Rigetti Computing konzentriert sich auf die Entwicklung von Quantencomputern auf Basis von supraleitenden Qubits und bietet ebenfalls Cloud-Zugang zu seinen Systemen an.
Der Ansatz von IQM, den Quantencomputer direkt in eine bestehende Supercomputerarchitektur zu integrieren, unterscheidet sich von den Cloud-basierten Angeboten anderer Anbieter. Dieser Ansatz könnte sich als besonders vorteilhaft erweisen, da er eine engere Integration und eine effizientere Nutzung der Ressourcen ermöglicht. Es bleibt jedoch abzuwarten, welcher Ansatz sich langfristig durchsetzen wird. (Lesen Sie auch: Wolfgang Kindl: Silber für Steu/: Österreich jubelt)
Lesen Sie auch: Die Zukunft der Cybersicherheit: Wie wir uns vor Hackerangriffen schützen
Fazit
Der Quantencomputer in Garching stellt einen wichtigen Schritt für Deutschland und Europa in der Entwicklung von Quantentechnologien dar. Die Integration in den SuperMUC-NG ermöglicht es, die Stärken von klassischen und Quantencomputern zu kombinieren und neue Anwendungsbereiche zu erschließen. Trotz der Herausforderungen, die mit der Technologie verbunden sind, bietet sie ein enormes Potenzial für die Zukunft der Forschung und Entwicklung. Es ist zu erwarten, dass Quantencomputer in den kommenden Jahren eine immer wichtigere Rolle in Bereichen wie Medikamentenentwicklung, Materialwissenschaften und Logistik spielen werden. Die Investition in diese Technologie ist entscheidend, um die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands und Europas in der Welt zu sichern.
Ursprünglich berichtet von: Stern
📚 Das könnte Sie auch interessieren
