Yorktown Heights (N.Y.), Starnberg, 18. Mai 2017 - Verdoppelung der Rechenleistung für geplante kommerzielle IBM Q Systeme; bereits über 300.000 Quanten-Experimente...

Zum Hintergrund: IBM kündigte gestern die Entwicklung und den erfolgreichen Test seiner bislang leistungsstärksten universellen Quantenprozessoren an (1). Mit der Ankündigung der neuen IBM Q-Prozessoren schafft das Unternehmen nach eigenen Angaben die Grundlage für die Lösung von Problemen im wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Kontext wie sie selbst mit klassischen Supercomputern nicht zu bewältigen sind. 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 März dieses Jahres kündigte IBM bereits 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 12 Monaten den Zugriff auf Quantenprozessoren und entsprechende Schulungsunterlagen, um so dem Thema einen größeren Raum nicht nur im akademischen Umfeld sondern auch für alle Interessierten zu schaffen. Bis heute wurden laut Anbieter mehr als 300.000 Quanten-Experimente mit Hilfe dieses Angebots durchgeführt. Querverweis zum Thema > IBM stellt erstmals einen Quantencomputer über die Cloud vor

Details der beiden Prozessoren: 

• 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 ab sofot über das neue Software Development Kit auf GitHub verfügbar.

• 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 laut den Entwicklern mindestens zweimal so schnell wie die heute über die IBM Cloud zugreifbaren Prozessoren und soll den Kern der ersten kommerziell verfügbaren IBM Q Systeme bilden.

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

Die Leistungsfähigkeit von Quantenprozessoren zur Lösung von ganz praktischen Problemen hängt von mehr ab als der reinen Zahl ihrer Qubits. Aufgrund der fragilen Natur von Quanteninformationen braucht es laut den Forschern für eine Leistungsverbesserung solcher Systeme auch Qualitätsverbesserungen bei den einzelnen Qubits sowie ihrer Interaktion untereinander bei gleichzeitiger Minimierung der auftretenden Quantenfehler. IBM hat hierzu eine neue Metrik übernommen, um die Leistungsfähigkeit von Quantensystemen zu charakterisieren – 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 soll deutliche Verbesserungen beim Quantum Volume bieten. In den nächsten Jahren plant IBM diese Technologie massiv voranzutreiben und das Quantum Volume zukünftiger Systeme weiter zu verbessern – bis hin zu den oben erwähnten 50 Qubit-Prozessoren. Experten finden weitere Details auch in diesem wissenschaftlichen Fachartikel (siehe Anlage 1 unten am Textende): Quantum Volume - Lev S. Bishop, Sergey Bravyi, Andrew Cross, Jay M. Gambetta, John Smolin. March 4, 2017.

Während die Technologien, die klassische Computer und ihre Anwendungen wie beispielsweise Watson dabei helfen, Muster und Zusammenhänge in großen vorhandenen Datenmengen zu erkennen, sollen Quantencomputer künftig 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. Die Anwendungen von Quantencomputern könnten sein:

• Prozessoptimierungen in Supply Chains und Logistik. Neue Ansätze bei Finanzmodellen und Risikoanalysen.
• Materialwissenschaften und Chemie durch die Entdeckung von bisher ungeklärten oder gänzlich unbekannten chemischen Verbindungen für neue Materialien und die Pharmaforschung.
• Künstliche Intelligenz durch Verbesserung einzelnen Komponente wie beispielsweise Machine Learning
• Sicherheit in Cloud-Umgebungen durch verstärkten Schutz von privaten Daten durch quantenbasierte Verschlüsselungen.

Weitere Details > http://www.ibm.com/ibmq

Abb. 1: Bildauszug IBM Research, 16 Qubit Processor (Credit: IBM)

Abb. 1: IBM Q - Wie arbeiten Quantencomputer?

(1) Quellenangabe IBM Research: Derzeit arbeiten mehr als 3.000 Forscher in 12 Forschungszentren auf sechs Kontinenten. Im Verlauf seiner Geschichte erhielten IBM Forscher sechs Nobelpreise, 10 U.S. National Medals of Technology, fünf U.S. National Medals of Science, sechs Turing Awards, 19 Aufnahmen in die National Academy of Sciences sowie 20 Aufnahmen in die U.S. National Inventors Hall of Fame.

> http://www.ibm.com/Research