M\u00fcnchen (dpa) – Die Rechenleistung ist riesig, dennoch k\u00f6nnen selbst Supercomputer manchmal komplexe Aufgaben nicht l\u00f6sen. Quantencomputer als v\u00f6llig neue Generation von Superhirnen sollen Abhilfe schaffen. In Deutschland geht es mit dieser Technologie nun einen gro\u00dfen Schritt voran.\u00a0<\/p>\n
Am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Garching bei M\u00fcnchen wird am Donnerstag der Quantencomputer Euro-Q-Exa offiziell in Betrieb genommen. Die Antworten auf die wichtigsten Fragen.\u00a0<\/p>\n
Was ist das Besondere an dem System in Garching?\u00a0<\/p>\n
Der Quantencomputer wird direkt in den dortigen Supercomputer SuperMUC-NG integriert. Das LRZ verfolgt damit das Ziel, Quantencomputer als Beschleuniger f\u00fcr klassische Supercomputer zu nutzen. Anstatt die Quantencomputer alleine rechnen zu lassen, \u00fcbernimmt der neue Quantenrechner extrem komplexe Teilaufgaben. Das k\u00f6nnten etwa chemische Simulationen oder logistische Optimierungsaufgaben sein. Der klassische Supercomputer w\u00fcrde die restliche Datenverarbeitung steuern.<\/p>\n
Wie aufwendig ist der Betrieb des Quantencomputers?\u00a0<\/p>\n
Der Quantencomputer Euro-Q-Exa ist ein System auf Basis von supraleitenden Qubits, es muss bis auf minus 273 Grad gek\u00fchlt werden. Dennoch sei der Strombedarf geringer als der des SuperMUC-NG, erl\u00e4uterte eine LRZ-Sprecherin.\u00a0<\/p>\n
Woher stammt der neue Quantencomputer?\u00a0<\/p>\n
Weltweit f\u00fchrend bei der Entwicklung von Quantencomputer sind die USA, gefolgt von China, das mit massiven staatlichen Investitionen eine Aufholjagd gestartet hat. Die Anlage in Garching stammt jedoch aus Finnland. Das Unternehmen IQM, das den Quantencomputer am LRZ gebaut hat, ist eine finnisch-deutsche Ausgr\u00fcndung der Aalto-Universit\u00e4t.<\/p>\n
Deshalb hat sich zur Er\u00f6ffnung auch die EU-Vizepr\u00e4sidentin f\u00fcr Technologie, Henna Virkkunen, angesagt, die aus Finnland stammt. In Virkkunens Zust\u00e4ndigkeitsbereich f\u00e4llt das EuroHPC Joint Undertaking. Diese Organisation hat den Quantencomputer am Leibniz-Rechenzentrum in M\u00fcnchen mitfinanziert.\u00a0<\/p>\n
Was sind die Unterschiede zwischen einem klassischen Supercomputer und einem Quantenrechner?\u00a0<\/p>\n
W\u00e4hrend ein klassischer Supercomputer Informationen nacheinander als eindeutige Bits (0 oder 1) verarbeitet, nutzt ein Quantencomputer Qubits, die dank physikalischer Gesetze viele Zust\u00e4nde gleichzeitig einnehmen k\u00f6nnen. Dadurch muss der Quantenrechner komplexe L\u00f6sungswege nicht einzeln ausprobieren, sondern kann riesige Datenmengen simultan durchsuchen, um die optimale Antwort fast augenblicklich zu finden. In der Praxis fungiert der Quantenrechner daher nicht als Ersatz, sondern als hoch spezialisierter Beschleuniger f\u00fcr Aufgaben, an denen herk\u00f6mmliche Supercomputer aufgrund ihrer schieren mathematischen Komplexit\u00e4t scheitern.<\/p>\n
Wof\u00fcr k\u00f6nnten solche Computeranlagen in der Praxis dienen?<\/p>\n
In der Chemie- und Pharmaforschung k\u00f6nnte mit Hilfe der Anlage eine Art digitales Reagenzglas entstehen. Da Molek\u00fcle selbst Quantenobjekte sind, k\u00f6nnen sie von der Hybridanlage viel naturgetreuer simuliert werden, als von herk\u00f6mmlichen Rechnern. Denkbar sind Anwendungen in der Batterieforschung oder bei der Suche nach Wirkstoffen, wenn Pharmaunternehmen simulieren, wie passgenau ein neues Medikament an ein Virusprotein andockt. Damit k\u00f6nnte eine jahrelange Suche im Labor abgek\u00fcrzt werden.<\/p>\n
In Garching arbeitet man aber auch an neuartigen Konzepten, etwa f\u00fcr das Flugplanmanagement. Damit sollen unter anderem massive Versp\u00e4tungen durch Unwetter verhindert werden, weil hunderte Flugzeuge und Crews so umgeleitet werden, dass der Betrieb am effizientesten weiterl\u00e4uft. Forschungsgegenstand ist auch das autonome Fahren. Hierbei sollen Tausende von Routen in Echtzeit optimiert werden, um Staus in einer Stadt wie M\u00fcnchen komplett zu verhindern.\u00a0<\/p>\n
Kann das LRZ k\u00fcnftig Verschl\u00fcsselungen knacken?\u00a0<\/p>\n
Tats\u00e4chlich wird in der Szene das Thema Verschl\u00fcsselung und Quantentechnik hei\u00df diskutiert. Perspektivisch werden Quantencomputer irgendwann in der Lage sein, die derzeit eingesetzten Verschl\u00fcsselungsverfahren – etwa beim Homebanking oder bei der Kryptow\u00e4hrung Bitcoin – zu knacken, wenn diese bis dahin nicht verbessert werden.\u00a0<\/p>\n
Abgesehen davon, dass vorwiegend Wissenschaftler den neuen Quantencomputer des LRZ nutzen, w\u00fcrde die Rechenleistung der Anlage in Garching auch f\u00fcr derartige Anwendungen nicht reichen.\u00a0<\/p>\n
Der Rechner in Bayern hat zum Start zun\u00e4chst 53 Qubits, zum Jahresende wird er nochmals um ein Element von bis zu 150 Qubits erweitert. Um einen heute \u00fcblichen RSA-2048-Schl\u00fcssel, wie er beim Homebanking eingesetzt wird, zu knacken, w\u00fcrde man derzeit nach Sch\u00e4tzungen von Forschern etwa 20 Millionen Qubits ben\u00f6tigen. Beim Bitcoin-Verfahren ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) br\u00e4uchte ein Quantencomputer nach Berechnungen von Forschern der University of Sussex in Gro\u00dfbritannien mindestens 317 Millionen physische Qubits, um einen privaten Schl\u00fcssel innerhalb einer Stunde zu errechnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"M\u00fcnchen (dpa) – Die Rechenleistung ist riesig, dennoch k\u00f6nnen selbst Supercomputer manchmal komplexe Aufgaben nicht l\u00f6sen. Quantencomputer als…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":790930,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_share_on_mastodon":"0"},"categories":[1827],"tags":[772,5308,29,663,597,30,59472,837,1268,2312,601,193],"class_list":["post-790929","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-muenchen","tag-bayern","tag-computer","tag-deutschland","tag-europa","tag-forschung","tag-germany","tag-informationstechnologie","tag-medizin","tag-muenchen","tag-quantencomputer","tag-verkehr","tag-wissenschaft"],"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@de\/116055803495837821","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/790929","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=790929"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/790929\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/790930"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=790929"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=790929"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=790929"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}