Quantencomputer: Wie die Rechner der Zukunft funktionieren

00:00:00: Dieser Podcast wird präsentiert von effektiv Spenden.

00:00:03: Als unabhängiger Charity-Check helfen wir deiner Spende, damit sie mehr Wirkung

00:00:07: hat.

00:00:10: Das ist Quantensprung.

00:00:12: Ein Podcast über Forschung, die bewegt.

00:00:18: Wir wollen zeigen, dass wir etwas besser können als ein klassischer Computer.

00:00:22: Besser heißt in dem Fall schneller, genauer oder günstiger.

00:00:27: Unser Alltag wird bestimmt von physikalischen Gesetzen.

00:00:30: Ein einfaches Beispiel, wenn ich hier im Podcaststudium einen Stift nehme.

00:00:34: Und diesen Stift hoch werfe, dann wird er wieder runterfallen.

00:00:38: So funktioniert nun mal die Schwerkraft.

00:00:41: Isaac Newton hat das schon vor über dreihundert Jahren beschrieben.

00:00:45: Die Schwerkraft und andere Gesetze der Mechanik.

00:00:48: Deshalb wissen wir, wie und warum sich Objekte bewegen.

00:00:52: Und diese Mechanik, die können wir sehen, wir können sie spüren, wir können sie anfassen.

00:00:58: Aber wenn wir jetzt reinzoomen.

00:01:00: Richtig weit reinzoomen.

00:01:03: so dass wir jedes Atom und jedes Elektron sehen können.

00:01:08: Dann gelten diese Gesetze der Mechanik auf einmal nicht mehr.

00:01:12: Denn hier regiert die Quantenmechanik unter Zufall.

00:01:19: Auf dieser Theorie basieren sehr viele Anwendungen, die unser Leben bestimmen.

00:01:23: Computerchips zum Beispiel, Medikamente, Laser.

00:01:27: Um diese Welt der Atome und Moleküle zu berechnen, brauchen wir eine ganz andere Art von Computer.

00:01:34: Ein Quantencomputer ist fundamental anders, weil er mit ganz anderen physikalischen Prinzipien rechnet.

00:01:40: Und bald werden wir diese Prinzipien nutzen können, um Rechenprobleme zu lösen, die mit normalen Computern nicht möglich wären.

00:01:48: Also wir sind so an der Grenze, wo wir an der Tür zum Quantum Advantage klopfen.

00:01:57: Das ist Quantensprung, ein Podcast aus der Wissenschaftsredaktion der NCZ.

00:02:01: Wir prüfen jede Woche eine Idee, die die Welt verändern könnte und was es noch braucht, um dort hinzukommen.

00:02:07: Heute ist Christian Speicher mein Co-host.

00:02:10: Er schreibt über Physik und den Weltraum.

00:02:12: Wir wollen herausfinden, was so ein Quantencomputer heute schon kann und wie er eines Tages Probleme lösen könnte, an denen klassische Computer scheitern.

00:02:21: Ich bin Lena Waldler.

00:02:22: Willkommen.

00:02:28: Wir bleiben in der Quantenwelt.

00:02:30: Und wir haben den Zoom immer noch auf maximale Stärke eingestellt und sehen jedes Atom.

00:02:36: Und nun wollen wir ein neues Medikament entwickeln.

00:02:39: So ein Wirkstoff gegen eine Krankheit ist ein Molekül.

00:02:42: Und ein Molekül ist aus Tausenden von Atomen aufgebaut.

00:02:45: Um eine Krankheit zu bekämpfen, sucht man meistens nach Molekülen, die dann an Proteine im Körper andocken und diese blockieren.

00:02:53: Und jetzt stellen wir uns vor, wir hätten einen Computer, der so einen Wirkstoff berechnen könnte.

00:02:59: einen Computer, der ganz genau berechnet, wie die Proteine und die Moleküle aussehen, welche Form sie haben, wie stark sie sich miteinander verbinden und wie stabil diese Verbindung

00:03:10: ist.

00:03:11: Und all das ist mit herkömmlichen Computern, mit Supercomputern sehr schwer zu berechnen, vor allem wenn das komplexe Moleküle sind.

00:03:18: In der Wirkstoffforschung geht man deswegen heute nach dem Prinzip Versuch und Irrtum vor.

00:03:24: Man muss also Wirkstoffe einzeln ausprobieren, ob sie... die erhoffte Wirkung haben oder nicht.

00:03:30: Und die Hoffnung ist, dass dieser Prozess mit dem Quantencomputer vereinfacht werden kann, indem ich schon bestimmte Wirkstoffe aussortieren kann, die vielversprechende Eigenschaften haben.

00:03:40: und dann muss ich nur noch wenige Wirkstoffe testen und kommen so vielleicht schneller zu einem Ergebnis.

00:03:47: Selbst der stärkste Supercomputer der Welt würde Jahrzehnte, vielleicht Jahrhunderte brauchen, bis er ein so komplexes System berechnen könnte und das seltsame Verhalten von Atomen und Molekülen simulieren könnte.

00:04:00: Denn ein herkömmlicher Computer rechnet nach den Regeln der Alltagsphysik.

00:04:04: Unsere Computer und die Quantenwelt, das passt nicht zusammen.

00:04:09: Der amerikanische Physiker Richard Feynman schlug deshalb schon in den neunzehnachtziger Jahren folgendes vor.

00:04:15: Um ein Quantensystem zu simulieren, brauchen wir Computer, die selbst Quantenmechanik nutzen.

00:04:21: Das war die Geburtsstunde des Quantencomputers.

00:04:24: Wenn man einen solchen Quantencomputer hätte, man eben damit nicht nur Quantenmechanische Probleme lösen kann, sondern auch völlig abstrakte mathematische Probleme.

00:04:33: Stefan Werner forscht bei IBM an Quantencomputern und er spricht etwas ganz Wichtiges an.

00:04:39: Ein Quantencomputer könnte eben nicht nur die Quantenwelt simulieren, Er könnte auch Probleme aus unserem Alltag lösen.

00:04:47: Ein anderes Beispiel ist die Materialforschung.

00:04:49: Da ist man immer auf der Suche nach Materialkombinationen, die bestimmte Eigenschaften haben.

00:04:54: Zum Beispiel Materialien, die sich besonders gut für Batterien eignen, Materialien, die den Stromverlust losleiten können.

00:05:02: Das sind Supra-Leiter.

00:05:03: Heute muss man die auf sehr tiefe Temperaturen kühlen und die Hoffnung ist, dass man irgendwann mal Supra-Leiter findet, die bei Zimmertemperatur den Stromverlust losleiten.

00:05:13: Ein anderes Beispiel ist, dass man und da gibt es zum Beispiel die Überlegung, dass Quantencomputer diese ganzen KI-Anwendungen beschleunigen könnten.

00:05:27: Wie also kann ein Quantencomputer diese Aufgaben lösen?

00:05:31: Also bisher klassische Computer rechnen mit Bits, mit Null und Eins.

00:05:35: Mit dem klassisches Bit ist immer entweder Null oder Eins.

00:05:39: Mit einem Quantencomputer verwenden wir jetzt quantenmechanische Phänomene.

00:05:44: um ganz neue Art von Operationen, von Berechnungen anstellen zu können.

00:05:48: Drei

00:05:49: dieser quantenmechanischen Phänomene sind für den Quantencomputer wichtig.

00:05:52: Nummer eins.

00:05:53: Quantencomputer rechnen nicht mit Bits und Bytes, sondern mit Cubits.

00:05:59: Und den Cubit, den Quantenbit, kann eben nicht nur den Zuständen Null oder Eins annehmen, sondern auch Superpositionen zwischen beiden.

00:06:06: Das heißt, es ist eine Kombination aus beiden Zuständen.

00:06:09: Ein Cubit kann zum Beispiel ein Atom sein.

00:06:12: Ich kann ein Atom sagen, das ist mein Q-Bit und ich habe dann viele Atome, das sind dann viele Q-Bits.

00:06:17: Ein Atom kann in seinem Grundzustand sein, aber es kann auch in einen angeregten Zustand versetzt werden.

00:06:24: Angeregt würde heißen, das Atom ist gleich eins.

00:06:27: Grundzustand bedeutet, Atom ist gleich null.

00:06:31: Klassisch sollte man jetzt denken, dass das Atom entweder angeregt oder nicht angeregt ist.

00:06:36: Aber in der Quantenmechanik gibt es eben die Möglichkeit, dass es sowohl in seinem Grundzustand sich befindet als auch angeregt ist.

00:06:44: Und zwar jeweils mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit.

00:06:47: Und diese Zustände nennt man Überlagungszustände, weil sozusagen die beiden Zustände gleichzeitig da sind.

00:06:54: Und der Vorteil ist, dass ich dann mit einem Quantenbit sozusagen zwei Möglichkeiten darstellen kann, null und eins, während ich mit einem herkömmlichen klassischen Bit nur die Zustände null oder eins darstellen kann.

00:07:08: Und wenn ich jetzt mir vorstelle, wenn ich zwei Quantenbits habe, dann kann ich schon vier Zustände darstellen.

00:07:13: Mit drei Quantenbits kann ich schon acht Zustände darstellen.

00:07:16: Und mit zehn Quantenbits, das sind dann zwei hoch zehn, das sind dann tausend vierundzwanzig Quantenbits.

00:07:21: Man sieht also, dass die Zahl der Möglichkeit die ich mit einem Quantencomputer darstellen kann, exponentiell mit der Zahl der Quantenbits wächst.

00:07:29: Und das ist bei einem normalen Computer nicht.

00:07:31: Und diese Überlagung bedeutet, dass ich sehr viele Möglichkeiten gleichzeitig in einem Quantencomputer repräsentieren kann und die auch alle gleichzeitig bearbeiten kann.

00:07:45: Nummer zwei.

00:07:46: Die Quantenbits sind miteinander verschränkt.

00:07:49: Unter Verschränkung versteht man, dass zwei Quantenbits eine sehr innige Beziehung miteinander haben.

00:07:56: Und zwar unabhängig davon, wie weit sie voneinander entfernt sind.

00:07:59: Also die müssen sich nicht berühren, die müssen noch nicht mal nah beieinander sein, die können im Prinzip an verschiedenen Enden des Universums sitzen und sind trotzdem aufs Innigste miteinander verbunden.

00:08:08: Und das äußert sich darin, wenn man an einem dieser beiden Quantenbits eine Messung vornimmt, dann steht augenblickig auch das Ergebnis an dem anderen fest.

00:08:17: Das heißt, durch diese Verbindung, diese Koalition zwischen den beiden kann man sie praktisch nicht als unabhängig betrachten.

00:08:24: Und das ist wichtig, weil man so, ich habe ja vorhin erwähnt, dass durch diese Überlagungszustände man verschiedene Möglichkeiten darstellen kann und die werden durch diese Verschränkungen über den ganzen Quantencomputer verteilt.

00:08:37: Und die Kunst besteht jetzt darin, mit diesen verschränkten und überlagerten Zuständen zu rechnen.

00:08:49: Wenn man jetzt mit einem Quantencomputer rechnet, dazu muss man einen Quantenalgorithmus auf dem Computer laufen lassen.

00:08:55: Und dieser Quantenalgorithmus tut im Prinzip Folgendes.

00:08:58: Er versucht diese verschiedenen Wahrscheinlichkeiten und Möglichkeiten, die da parallel überall in dem Quantencomputer gespeichert sind.

00:09:07: so zu beeinflussen, dass nachher die richtige Lösung des Problems verstärkt wird und alle anderen Lösungen ausgelöscht werden.

00:09:15: Das kann man sich vorstellen, wie so in einem Wasserteich, in den man mehrere Steine reinwirft, es bilden sich Wellen auf dem Wasserteich, diese Wellen interferieren miteinander und dort, wo ein Wellenberg auf ein Wellenberg trifft, verstärken sie sich und dort, wo ein Wellenberg auf ein Wellental trifft, löschen sie sich aus.

00:09:32: Und so ähnlich ist das auch in einem Quantencomputer, dass man versucht, diese Rechnung so zu steuern, dass am Ende die richtige Lösung übrig bleibt, weil sie verstärkt wird und alle anderen ausgelöscht werden.

00:09:47: Überlagerung, Verschränkung, Interferenz.

00:09:51: Das klingt alles überhaupt nicht intuitiv verständlich.

00:09:54: So funktioniert unsere Welt im Alltag nicht.

00:09:57: Aber die Welt der Quanten eben schon.

00:10:00: Die Quantenmechanik wurde vor hundert Jahren formuliert, und zwar von Physikern wie Werner Heisenberg, Nils Bohr und Erwin Schrödinger.

00:10:09: Und damals vor über hundert Jahren hat man sich mit diversen Problemen beschäftigt, für die man damals keine Erklärung hatte.

00:10:16: Zum Beispiel hat man festgestellt, dass die Elektronen in einem Atom, dass die Sprünge machen, man nennt das auch Quantensprünge.

00:10:23: Man hat zum Beispiel festgestellt, dass sich Licht, was man normalerweise sich als Welle vorstellt, sich unter gewissen Umständen wie ein Teilchen verhalten kann.

00:10:32: Und darauf konnte man sich damals keinen Reim machen.

00:10:35: Und erst die Quantenmechanik hat dann sozusagen eine Erklärung für diese komisch anmutenden Phänomene geliefert.

00:10:42: Einer der wesentlichen Unterschiede der Quantenmechanik zu der Mechanik, die von Newton aufgestellt wurde, ist, dass in der Welt der Atome und Elektronen der Zufall regiert.

00:10:53: Es gibt einen Trick, um das alles zu verstehen.

00:10:56: Man muss es einfach akzeptieren und als gegeben hinnehmen.

00:11:00: Shut up and calculate.

00:11:01: Darunter versteht man, macht euch keine Gedanken darüber, was das alles bedeutet, was der tiefere Sinn der Quantenmechanik ist, wie man sie interpretieren muss.

00:11:10: Solange sie richtige Ergebnisse liefert und das tut sie, ist alles fein.

00:11:16: Dass die Quantenmechanik funktioniert, das sehen wir jeden Tag.

00:11:20: Jeder Laser an der Supermarktkasse, der einen QR-Codes kennt, jeder Mikrochip in unseren Smartphones, das alles basiert auf der Quantenmechanik.

00:11:34: Auf Basis dieser Quantenmechanik werden nun also Computer gebaut.

00:11:38: Solche Quantencomputer gibt es bereits.

00:11:41: IBM hat welche, Google auch und mehrere Startups haben eigene Quantencomputer oder sie nutzen sie einfach über die Cloud.

00:11:49: Und eine der Herausforderungen heute ist auch... zu lernen, welche Probleme kann man mit dem Quantencomputer besser lösen und welche auch nicht.

00:11:57: Ein Quantencomputer wird kein Alzweckcomputer, wie die, die wir heute auf unserem Schreibtisch stehen haben.

00:12:02: Der wird die normalen Computer nie ersetzen.

00:12:06: Aber es gibt Probleme, die er theoretisch besonders gut lösen kann.

00:12:10: Und eines davon ist ein Schreckgespenst für jeden Geheimdienst.

00:12:15: Im Jahr nineteen-neunzig hat der amerikanische Mathematiker Peter Shaw einen Algorithmus vorgestellt.

00:12:21: Und was der besonders gut kann, ist Zahlen in ihre primten Faktoren zu zerlegen.

00:12:26: Ich sage mal ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist ein Beispiel ist ein Beispiel, ein Beispiel ist.

00:12:48: Und was der Schor damals zeigen konnte, dass dieser Algorithmus das zerlegen großer Zahlen sehr viel schneller bewerkstelligen kann als jeder Supercomputer.

00:12:52: Und das Problem, was er damals irgendwie vorgestellt hat, das ist schon sehr relevant, weil das das zerlegen großer Zahlen in seiner Primfaktoren, das ist die Grundlage aller heutigen Verschlüsselungsmethoden, praktisch aller heutigen Verschlüsselungsmethoden.

00:13:07: Jede Bank.

00:13:08: jede Regierung, jedes Militär, verschlüsselt geheime Informationen mit diesem sogenannten RSA-System.

00:13:16: Momentan ist es noch kein Grund zur Beunreugung, denn die heutigen Quantencomputer können dieses System noch nicht knacken.

00:13:23: Denn das große Problem der heutigen Quantencomputer und auch der Grund, warum wir hier von einer Vision sprechen ist, sie machen extrem viele Fehler.

00:13:33: Und das Problem ist, dass diese Quantenbits sehr empfindlich sind, fragil sind und sehr empfindlich darauf reagieren auf alles, was in der Umwelt um es herum passiert.

00:13:45: Wärme, die kleinste Erschütterung oder Vibration.

00:13:48: Und schon wird dieses Quantenbit gestört.

00:13:50: Je fehleranfälliger so ein Quantenbit ist, desto weniger Berechnung kann man mit ihm durchführen, weil wenn sich diese Fehler häufen und addieren, kriegt man irgendwann ein Ergebnis, das ist unbrauchbar.

00:14:02: Wegen dieser Fehler sind die heutigen Quantencomputer noch nicht sonderlich praktikabel.

00:14:06: Die können noch nicht so wahnsinnig Nützliches berechnen.

00:14:10: Und das werden sie auch in den nächsten Jahren nicht können.

00:14:12: Aber man arbeitet daran, sie fehler-toleranter zu machen.

00:14:15: Auf der einen Seite wird versucht, die Hardware zu verbessern.

00:14:18: Indem ich das einzelne Bit weniger Fehler anfertig mache, kann ich schon allein dadurch mehr Berechnung durchführen.

00:14:25: Es besteht Konsens, dass es nie möglich sein wird, diese Hardware so zu verbessern, dass der Quantencomputer gar keine Fehler mehr macht.

00:14:31: Das heißt, deswegen versucht man diese Fehler, die ein Quantencomputer macht, noch während des Berechens zu korrigieren.

00:14:40: Das ist im Prinzip möglich, indem man jedes Quantenbit mit zusätzlichen Bits umgibt, die eigentlich nichts anderes machen als zu gucken, macht der Quantencomputer ein Fehler.

00:14:49: Und wenn ja, kann ich den wieder korrigieren.

00:14:53: Dann habe ich irgendwann einen fehletoleranten Quantencomputer, mit dem ich auch sehr lange Berechnung durchführen kann.

00:15:02: Bis auf Weiteres muss man mit den fehleranfälligen Quantencomputern leben und einfach das Beste aus ihnen herausholen.

00:15:08: Und dazu entwickelt man Algorithmen, die die Auswirkungen dieser Fehler nachträglich reduzieren.

00:15:13: Und so glaubt man, dass man mit den heutigen Quantencomputern zumindest Probleme lösen kann.

00:15:20: die so vielleicht mittelschwer sind.

00:15:22: Also so Firmen wie Google oder IBM machen beides.

00:15:25: Sie versuchen einerseits, ihre Hardware zu verbessern.

00:15:28: Sie versuchen, Quanten, Fehler, Korrektur, Algorithmen zu entwickeln.

00:15:32: Versuchen aber gleichzeitig auch auszuloten, was es mit heutigen Quantencomputern schon möglich ist.

00:15:37: Sie entwickeln also auch Programme für die heutige Generation von Fehleranfälligen Quantencomputern.

00:15:43: Deshalb wollen manche Unternehmen nicht auf diesen Fehler toleranten, diesen perfekten Quantencomputer der Zukunft warten.

00:15:50: und ein Unternehmen, das schon heute mit den bereits verfügbaren Quantencomputern arbeitet.

00:15:55: Das ist KIPU Quantum.

00:15:57: Und in meinen Unternehmen, normalerweise, die das Wort Zukunft ist verboten.

00:16:02: Wir sprechen über Quantencomputer und wir entwickeln Quantumalgorithmen und Lösungen, die wichtig für die Industrie sind und die laufen heutzutage in den kommerziellen Quantencomputer.

00:16:16: Enrique Solano ist einer der Gründer von KiboQuantum und Professor für Quantenphysik.

00:16:21: Und es gibt viel Hype und wir müssen überleben, diese Hype und Noble Hyping, so dass wir eine richtige grundsätzliche Technologie kreieren und entwickeln.

00:16:32: Was Solano damit meint ist, wenn wir uns immer nur auf Anwendungen fokussieren, die irgendwann in der Zukunft vielleicht möglich sein werden, dann werden wir früher oder später enttäuscht werden.

00:16:44: Und viele Investoren werden bis dahin auch das Interesse verlieren.

00:16:47: Wenn die Frage ist, wir brauchen die genaue Struktur von einem Molekül, die eine neue Medizin für Krebs braucht, dann das braucht eine brutale Präzision, die heutzutage eine Supercomputer in Julich nicht lösen kann und ein Quantencomputer von der Zukunft vielleicht.

00:17:09: Aber wir können nicht arbeiten in so eine Fantasie.

00:17:13: Aber zum Beispiel es gibt Anwendungen, die akzeptieren kleine Fälle.

00:17:17: So ein klassisches Beispiel, das nennt man das Problem des Handelsreisenden.

00:17:21: Da geht es darum, finde den kürzesten Weg, der eine bestimmte Anzahl von Städten miteinander verbindet, sodass ich in jeder Stadt nur einmal bin.

00:17:29: Und dieses Problem wird sehr komplex, wenn ich viele Städte habe.

00:17:34: Und ähnliche Probleme finde ich überall in der Logistik.

00:17:37: Wie kann ich... bestimmte Prozessabläufe optimieren, sodass ich mit möglichst wenig Ressourcen auskomme, dass ich Prozesse beschleunige, weil Zeit ist Geld.

00:17:46: Das sind so Anwendungen, an denen die Industrie interessiert ist.

00:17:51: Bei Optimierungsproblemen geht es manchmal gar nicht darum, die optimale Lösung zu finden.

00:17:56: Da reicht es zum Beispiel schon, dass man der optimalen Lösung näher kommt, näher als man das mit heutigen Computern kann.

00:18:02: Weil davon kann man profitieren, macht vielleicht Abläufe billiger oder schneller.

00:18:07: Das ist so ein Beispiel, wo man dann gewissen Fehlerrat in Kauf nehmen kann, weil man nicht an der exakten Lösung, sondern nur an eine angenehrten Lösung interessiert

00:18:16: ist.

00:18:18: Die Frage ist also, ob es bereits mit den heutigen, fehleranfälligen Quantencomputern möglich ist, einen Quantenvorteil zu erzielen.

00:18:28: Ja, was ein Quantenvorteil ist, darüber wird eine fast schon quasi religiöse Debatte drüber geführt.

00:18:35: Streng genommen versteht man unter einem Quantenvorteil oder muss man beweisen, dass ein Quantencomputer ein Problem schneller lösen kann als jeder Supercomputer.

00:18:46: Und das ist ... Aber im Prinzip gar nicht möglich, weil ein Supercomputer, wie schnell er rechnet, hängt davon ab, welches Programm auf diesem Supercomputer läuft.

00:18:56: Und wer sagt mir, dass die Programme, die man heute kennt, auch wirklich die besten sind?

00:19:00: Deswegen, das wird wahrscheinlich noch etwas dauern, bis man das wirklich wasserdicht beweisen kann, dass ein Quantencomputer einen echten Vorteil... generiert.

00:19:09: Aber für praktische Anwendungen, für viele Anwender, die heute mit Quantencomputern experimentieren, geht es gar nicht darum.

00:19:18: Sie wollen sehen, dass der Quantencomputer Ihnen ein Geschäftsvorteil bietet.

00:19:24: Wir sind gleich zurück.

00:19:29: Du willst helfen?

00:19:30: Wir helfen dir, damit deine Spende

00:19:32: wirklich etwas

00:19:33: bewirkt.

00:19:34: Effektiv spenden ist der unabhängige Charity Check der Schweiz.

00:19:37: Anhand wissenschaftlicher Methoden analysieren wir Hilfsorganisationen und vervielfachen die Spendenwirkung bis zu hundertmal.

00:19:45: Mach die Welt ein bisschen besser auf effektiv-spenden.org.

00:19:56: Christian, suchen wir hier nach einer Lösung für ein Problem oder suchen wir nach einem Problem für eine Lösung?

00:20:02: Im Moment ist Letzteres der Fall, würde ich sagen.

00:20:04: Wir haben Quantencomputer, die noch nicht perfekt sind.

00:20:08: Und jetzt suchen wir nach Problemen, die dieser nicht perfekte Quantencomputer lösen kann, mit seinen begrenzten Fähigkeiten.

00:20:16: Und das ist gar nicht so einfach so ein Problem zu finden, wenn es auch noch relevant sein soll.

00:20:21: An der Schwelle steht man jetzt gerade.

00:20:23: Es gibt Leute, die behaupten, dass man da schon darüber hinaus ist, dass es schon die ersten Anwendungen gibt, wo man diesen Vorteil sieht.

00:20:32: Das ist im Moment das, woran viele arbeiten, Probleme zu finden, die man mit heutigen Computern lösen kann.

00:20:40: Ein Anwendungsfall eines dann irgendwann perfekten Quantencomputers wäre dann auch das Faktorisieren großer Zahlen.

00:20:47: Nun ist aber die Vorstellung, dass jede Verschlüsselung von jedem Bankkonto, von jeder Geheimdienstnachricht geknackt werden könnte, keine sehr aussichtsreiche.

00:20:56: Wohin führt das?

00:20:58: Wenn das von einem Tag auf den anderen so ein Quantencomputer jetzt entwickelt würde, dann wäre das schon ein Schreckenszenario, weil man könnte so schnell die heutigen Verschlüsselungsmethoden nicht umstellen.

00:21:11: Es gibt Alternativen zu den heutigen Verschlüsselungsmethoden, die sind in den letzten zwei, drei Jahren entwickelt worden, die sind auch schon zertifiziert worden.

00:21:19: Jetzt geht es nur noch darum, die umzusetzen.

00:21:22: Das ist ein langer Prozess, weil die anderen halt so ... so fest verankert sind in unserem ganzen Finanzsystem und wie wir kommunizieren.

00:21:31: Und die Hoffnung ist dann auch die Beruhen auf mathematischen Problemen, die schwer zu lösen sind, ähnlich wie das mit dem Problem der Faktorisierung ist.

00:21:39: Nur kennt man bis heute keinen Algorithmus, keinen Quantenalgorithmus, der diese Probleme effizient lösen kann.

00:21:48: Und deswegen hofft man, dass man damit auf der sicheren Seite ist.

00:21:51: So eine Technologie, so einen ultimativen Codecracker, das möchten wahrscheinlich auch sehr viele Länder nicht nur Unternehmen als erstes haben.

00:22:00: Gibt es da jetzt eine Art geopolitischen Wettlauf zum ersten fehler-toleranten Quantencomputer, der dann auch so einen Code knacken kann?

00:22:09: Diesen Wettlauf gibt es, wobei ich jetzt sagen würde, der Grund ist nicht nur... das Kotknacken.

00:22:16: Das ist immer das Negativbeispiel und das Schreckensszenario, was genannt wird.

00:22:21: Aber ein Quantencomputer hat ja auch sehr viele positive Anwendungen, über die wir ja schon gesprochen haben.

00:22:26: Natürlich wäre das, weiß man nicht, was die Geheimdienste, welche Forschung sie da treiben, um große Zahlen zu faktorisieren.

00:22:35: Aber sonst, sonst geschieht das relativ transparent.

00:22:39: Und dann sieht man, dass sehr viele Länder im Moment sehr viel Geld in das Quanten Computing investieren, weil sie sich einfach nicht erlauben wollen, dort in diesem zukunftsträchtigen Gebiet abgehängt zu werden.

00:22:50: Und das Quanten Computing wird sehr oft in einem Atemzug mit der KI genannt.

00:22:55: Das könnte in Zukunft genauso wichtig werden wie in den letzten Jahren die KI.

00:23:00: Und da möchte jeder dabei sein.

00:23:01: Das ist von geostrategischer Bedeutung.

00:23:03: Wer hat also die Nase vorn?

00:23:05: Im Moment würde ich sagen, die USA, Europa ist auch gut aufgestellt, wobei die USA wahrscheinlich noch mehr in das Quantencomputing investieren oder überhaupt in die Quantenforschung.

00:23:16: Aber ganz stark wird die Quantenforschung auch in China gefördert.

00:23:20: Dort gibt es sehr starke Gruppen, die teilweise Forscher, die in Europa ausgebildet wurden und heute alles Geld zur Verfügung haben und um dort Quantenforschung zu betreiben.

00:23:30: Und sie bauen auch Quantencomputer, die Regelmäßig veröffentlichen sie in angesehenen Journalen.

00:23:37: Also da würde ich sagen, China hat da ziemlich aufgeholt in den letzten Jahren, wenn sie nicht sogar ganz vorne dabei sind.

00:23:44: —

00:23:44: — — — — — — — — — — — — —.

00:24:00: Ich kann mir vorstellen, dass im nächsten Jahr tatsächlich die ersten Anwendungen kommen, wo man den Vorteil des Quantencomputers sehen wird.

00:24:07: Das sind jetzt vielleicht noch nicht so spektakuläre Anwendungen, weil das haben wir vorhin erwähnt, um wirklich komplexe Probleme zu lösen, brauche ich dann die federtoleranten Quantencomputer.

00:24:19: Aber man wird zumindest Beispiele finden, wo Leuten klar wird, was ein Quantencomputer in Zukunft bedeuten könnte.

00:24:26: Und das kann ich mir vorstellen, dass das im kommenden Jahr passiert.

00:24:30: IBM hat das so angekündigt bis Ende.

00:24:34: Und IBM ist eine der Firmen, die weltweit führend auf dem Gebiet sind.

00:24:38: Also muss man das zumindest ernst nehmen.

00:24:40: Danke, Christian.

00:24:42: Übrigens, wir sind schon ein paar Mal darauf hingewiesen worden, dass ein Quantensprung eigentlich ein sehr kleiner Sprung ist.

00:24:51: Und wenn man es ganz streng nimmt, dann ist der Quantensprung sogar der kleinste Sprung, den ein Elektron in einem Atom machen kann.

00:24:57: Aber dieser kleine Sprung, der kann sehr große Wirkung haben.

00:25:02: Und genau deshalb haben wir diesen Podcast auch Quantensprung genannt.

00:25:06: Ich freue mich auf jeden Fall über weiteres Feedback zum Podcast.

00:25:10: In den Show-Notes findet ihr noch den Link zur Newsletteranmeldung.

00:25:14: Dort gibt es die wichtigsten Infos aus der Folge und nach einiger Artikel zum Thema.

00:25:19: Das war Quantensprung, ein Podcast über Forschung, die bewegt.

00:25:23: Ich bin Lena Waldler, wir hören uns wieder nächste Woche.