Google stellt Super-Algorithmus für Quantencomputer vor

13.000 Mal schneller als bisher: Googles «Quantum Echoes» soll
Moleküle besser sichtbar machen und KI völlig neu trainieren. Warum
ein frisch gekürter Nobelpreisträger von einem Meilenstein spricht.

Mountain View (dpa) - Google hat nach eigenen Angaben einen
bahnbrechenden Algorithmus für Quantencomputer entwickelt. Damit
würden Quantenrechner innerhalb weniger Jahre in die Lage versetzt,
reale Probleme zu bewältigen, die klassische Supercomputer nicht
lösen können. «Dazu gehören neuartige Methoden in der
Arzneimittelforschung oder bei der Entwicklung von leichteren und
leistungsfähigeren Batterien für Elektroautos», sagte der deutsche
Informatiker Hartmut Neven, Gründer und Leiter des Quantum Artificial
Intelligence Laboratory von Google.

«13.000 Mal schneller als herkömmliche Supercomputer»

Ein Algorithmus besteht aus klar definierten Anweisungen, die
systematisch abgearbeitet werden, um ein gewünschtes Ergebnis zu
erzielen. Die neuartige Quanten-Software wurde zunächst auf dem
Google-Spezialchip «Willow» zum Laufen gebracht. Der Algorithmus
«Quantum Echoes» läuft in dieser Umgebung 13.000 Mal schneller als
der beste klassische Algorithmus auf den schnellsten Supercomputern
der Welt, berichten Neven und sein Team in der
Wissenschaftszeitschrift «Nature».

«Quantum Echoes» funktioniert aber nicht nur auf dem «Willow»-Chip

von Google, sondern kann nach den Angaben der Forscher auch auf
anderen Quantencomputern zum Laufen gebracht werden, um das Ergebnis
zu überprüfen. Mithilfe des Algorithmus lasse sich auch die
Messmethode Nuclear Magnetic Resonance (NMR) extrem verfeinern. Mit
NMR (auf Deutsch Kernmagnetische Resonanz) kann man messen, wie Atome
in einem Stoff angeordnet sind.

Fortschritte in der Pharmaforschung und der Materialwissenschaft

Eine verbesserte NMR könnte bei der Arzneimittelforschung nützlich
sein, beispielsweise um zu klären, wie potenzielle Medikamente an
ihre Zielstrukturen andocken, sagte Neven. Denkbar sei auch ein
Einsatz in der Materialwissenschaft, um die molekulare Struktur neuer
Materialien wie Polymere, Katalysatoren und Batteriekomponenten zu
bestimmen. «Klassische Computer können in diesen Fällen natürlich
Annäherungen vornehmen, aber sie können nicht genau berechnen, was
auf molekularer Ebene geschieht. Mit einem Quantencomputer können wir
dagegen die Sprache der Natur sprechen und diese Komplexität
bewältigen.»

Quantum Computing werde außerdem die Anwendung Künstlicher
Intelligenz vorantreiben, sagte Neven. «Heute nutzen wir bereits KI,
um das Design zu beschleunigen und die Software zu verbessern, die
wir für unsere Quantencomputer verwenden.» Man müsse aber auch sehen,

dass KI große Datenmengen zum Trainieren benötige. «Die Welt um uns
herum ist von Natur aus quantenbasiert, sodass Quantum Computing in
der Lage sein wird, einzigartige und wertvolle Daten für das Training
von KI zu erzeugen.»

«Überprüfbare Berechnungen bedeuten Meilenstein»

Der Chefwissenschaftler für Quanten-Hardware bei Google Quantum AI,
Michel Devoret, dem erst vor gut zwei Wochen der Physik-Nobelpreis
zuerkannt wurde, sagte, der Quantum-Echoes-Algorithmus stelle «einen
weiteren Meilenstein dar» - auch weil die Berechnungen überprüfbar
seien. «Wenn also ein anderer Quantencomputer dieselbe Berechnung
durchführen würde, wäre das Ergebnis dasselbe. Dies ist ein neuer
Schritt in Richtung einer vollwertigen Quantenberechnung.»