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Rechenleistungen verdoppelt

IBM testet leistungsstärksten Quantenprozessor

PREVIEW online - Da immer größere Datenberge zu durchforsten und zu analysieren sind, ist die Geschwindigkeit der Prozessoren der Flaschenhals. Je mehr Rechenoperationen pro Sekunden die Chips schaffen, desto besser. IBM ist jetzt ein enormer Sprung nach vorne gefunden. Mother Blue entwickelte und testete erfolgreich den bislang leistungsstärksten, universellen Quantenprozessoren des Unternehmens. Einer der beiden Prototypen wird den Kern der ersten kommerziellen IBM Q Systeme bilden, die in naher Zukunft einigen frühen Nutzern zur Verfügung gestellt werden sollen.

Im Umfeld von CeBIT und Hannover Messe kündigte IBM die industrieweit erste Initiative zur Bereitstellung eines universell verfügbaren Quantencomputers für kommerzielle und wissenschaftliche Anwendungen mit dem Namen IBM Q an. IBM Q Systeme und Services werden über die IBM Cloud-Plattform verfügbar sein. Das Unternehmen bietet der Öffentlichkeit bereits seit einem Jahr Zugriff auf Quantenprozessoren an, um so dem Thema einen größeren Raum zu schaffen, nicht nur im akademischen Umfeld, sondern auch für alle Interessierten. Bis heute wurden mehr als 300.000 Quanten-Experimente mit Hilfe dieses Angebots durchgeführt.

Während die Technologien, die klassische Computer und ihre Anwendungen wie beispielsweise Watson dabei helfen, Muster und Zusammenhänge in großen vorhandenen Datenmengen zu erkennen, werden Quantencomputer helfen, Problemlösungen zu finden, wo Muster nicht erkannt werden können, weil nicht genügend Datenmaterial vorhanden und damit viel zu viele Lösungsansätze denkbar wären, um sie mit heutigen Rechnern zu bewältigen.

Mit der Ankündigung der neuen IBM Q-Prozessoren schafft das Unternehmen die Grundlage für die Lösung von Problemen im wirtschaftlichen wie wissenschaftlichen Kontext, die selbst mit klassischen Supercomputern nicht zu bewältigen sind. Ein 16-Qubit Prozessor, der weitaus komplexere Experimente ermöglicht, als der bisher verfügbare 5-Qubit Prozessor. Entwickler, Programmierer und Forscher können den kostenlosen Zugriff auf die Installation nutzen, um Quanten-Algorithmen auszutesten und Experimente durchzuführen. Zusätzlich werden Lernmaterialien und Simulationen zur Verfügung gestellt. Ein Beta-Zugang ist über das neue Software Development Kit auf GitHub möglich.

Der erste Prototyp eines kommerziellen Prozessors mit 17 Qubits stellt den bis heute leistungsfähigsten IBM Quantenprozessor dar. Dank zahlreicher Verbesserungen beim Material und der Architektur ist er mindestens zweimal so schnell wie die heute über die IBM Cloud zugreifbaren Prozessoren und wird den Kern der ersten kommerziell verfügbaren IBM Q Systeme bilden.

„Die Verbesserungen erlauben es IBM, künftig Prozessoren zu bauen, die aus 50 oder mehr Qubits bestehen und damit die Leistung heutiger Computersysteme übersteigen“, sagt Arvind Krishna, Senior Vice President and Director of IBM Research and Hybrid Cloud. “Diese Entwicklungen unserer über die IBM Cloud verfügbaren Quantensysteme erlauben es uns, über ganz neue Anwendungsgebiete nachzudenken und Bereiche zu erforschen, die mit klassischen Computers alleine unerreichbar sind.“

Die Leistungsfähigkeit von Quantenprozessoren zur Lösung von ganz praktischen Problemen hängt aber von weitaus mehr ab als der reinen Zahl ihrer Qubits. Aufgrund der fragilen Natur von Quanteninformationen braucht es für eine Leistungsverbesserung solcher Systeme auch Qualitätsverbesserungen bei den einzelnen Qubits sowie ihrer Interaktion untereinander bei gleichzeitiger Minimierung der auftretenden Quantenfehler. IBM hat eine neue Metrik übernommen, die die Leistungsfähigkeit von Quantensystemen charakterisiert – das so genannte Quantum Volume. Quantum Volume steht für die Anzahl und Qualität der Qubits, ihrer Leiterverbindungen sowie den Fehlerraten im Rahmen Quantenzustandsmessungen.

Der IBM Prototyp bietet deutliche Verbesserungen beim Quantum Volume. In den nächsten Jahren plant IBM diese Technologie massiv voranzutreiben und das Quantum Volume zukünftiger Systeme weiter zu verbessern – bis hin zu 50 Qubit-Prozessoren.

https://ibm.biz/BdiaQe

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