D-Wave: Anspruch auf Quantenüberlegenheit in der Kritik

KANADA / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Der kanadische Hersteller D-Wave Quantum Inc. hat kürzlich verkündet, dass sein Quanten-Annealer erstmals ein nützliches Problem gelöst habe, das die Fähigkeiten klassischer Supercomputer übertreffe. Diese Behauptung wurde in einer Publikation im Fachmagazin Science präsentiert. Laut D-Wave soll die Maschine eine Simulation in wenigen Minuten durchgeführt haben, für die ein Supercomputer nahezu eine Million Jahre benötigen würde. Dies würde nicht nur eine erhebliche Zeitersparnis bedeuten, sondern auch einen geringeren Energieverbrauch als der jährliche Bedarf der gesamten Weltbevölkerung.

Der Begriff der Quantenüberlegenheit, den D-Wave in seiner Pressemitteilung verwendet, bezeichnet den Punkt, an dem Quantencomputer Probleme lösen können, die für klassische Supercomputer in einer realistischen Zeitspanne unlösbar sind. Andere Forscher ziehen es vor, von einem Quantenvorteil zu sprechen, um die politische Aufladung des Begriffs zu vermeiden. In der Vergangenheit haben bereits andere Unternehmen wie Google ähnliche Behauptungen aufgestellt, die jedoch oft schnell widerlegt wurden.

Im aktuellen Fall simulierten die D-Wave-Forscher das Verhalten magnetischer Materialien, insbesondere sogenannter Spingläser. Diese Materialien weisen eine komplexe magnetische Ordnung auf und sind sowohl für die Forschung als auch für die Lösung von Optimierungsaufgaben relevant. Wissenschaftler erhoffen sich durch solche Simulationen neue Erkenntnisse in der Materialforschung. Jens Eisert, Quantenforscher der Freien Universität Berlin, lobt die Arbeit als hochspannend und an der richtigen Stelle nach Quantenvorteilen suchend.

Ein Quanten-Annealer, wie ihn D-Wave verwendet, ist eine spezialisierte Maschine zur Lösung von Optimierungsproblemen. Diese Technologie wird bereits kommerziell angeboten, etwa im Forschungszentrum Jülich. Während andere Hersteller noch an Prototypen arbeiten, hat D-Wave seine Maschinen bereits im Einsatz. Markus Heinrich von der Universität zu Köln merkt jedoch an, dass D-Wave in der Vergangenheit durch überzogene Behauptungen aufgefallen sei, was eine gewisse Skepsis gegenüber dem Unternehmen schüre.

Die D-Wave-Forscher führten ihre Simulationen sowohl auf ihren Maschinen Advantage1 und Advantage2 als auch auf dem Supercomputer Frontier am Oak Ridge National Laboratory durch. Dabei nutzten sie verschiedene algorithmische Methoden, um das Problem zu lösen. Die Komplexität der Anordnung wurde schrittweise gesteigert, bis der Supercomputer das Problem nicht mehr in einer realistischen Zeitspanne lösen konnte.

Doch die Behauptung der Quantenüberlegenheit ist umstritten. Ein Forschungsteam aus New York und Triest konnte das betrachtete Problem kürzlich auf einem klassischen Computer simulieren. Dieses Ergebnis kam etwa ein Jahr, nachdem D-Wave seine Ergebnisse auf einem Pre-Print-Server veröffentlicht hatte. Ein weiteres Team aus Lausanne erzielte kurz darauf ein ähnliches Ergebnis. Beide Manuskripte wurden jedoch noch nicht von unabhängigen Experten überprüft.

Markus Heinrich beurteilt die ursprünglichen Vergleiche von D-Wave zu klassischen Algorithmen als fair. Er glaubt, dass die Abschätzungen gewissenhaft getätigt wurden, sieht aber auch die Herausforderung darin, bestehende klassische Algorithmen anzupassen und zu verbessern. Jens Eisert betont, dass das Rennen zwischen Quanten- und klassischen Rechnern gesund und wichtig sei, da es beide Felder weiterentwickle. Forscher sollten sich jedoch von Aussagen bezüglich eines Quantenvorteils fernhalten, um unnötigen Hype zu vermeiden.

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