Der Quantencomputer Euro-Q-Exa soll Deutschland und Europa eine Spitzenposition in dieser Technik sichern. © Hoppe/dpa
Garching – Die Rechenleistung ist riesig, dennoch können selbst Supercomputer manchmal komplexe Aufgaben nicht lösen. Quantencomputer als völlig neue Generation von Superhirnen sollen Abhilfe schaffen. Am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Garching bei München wurde gestern der Quantencomputer Euro-Q-Exa offiziell in Betrieb genommen.
Was ist das Besondere an dem System in Garching?
Der Quantencomputer wird direkt in den dortigen Supercomputer SuperMUC-NG integriert. Das LRZ verfolgt damit das Ziel, Quantencomputer als Beschleuniger für klassische Supercomputer zu nutzen. Anstatt die Quantencomputer alleine rechnen zu lassen, übernimmt der neue Quantenrechner extrem komplexe Teilaufgaben. Der klassische Supercomputer würde die restliche Datenverarbeitung steuern.
Woher stammt der neue Quantencomputer?
Weltweit führend bei der Entwicklung von Quantencomputern 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 Ausgründung der Aalto-Universität mit einem Sitz in München. IQM-Chef Jan Götz hatte an der TU München promoviert. Die Firma beschäftigt in der Landeshauptstadt 90 ihrer 330 Mitarbeiter und unterhält ein Quantenrechenzentrum, das bereits in Betrieb ist.
Was sind die Unterschiede zwischen einem klassischen Supercomputer und einem Quantenrechner?
Während ein klassischer Supercomputer Informationen nacheinander als eindeutige Bits (0 oder 1) verarbeitet, nutzt ein Quantencomputer Qubits, die dank physikalischer Gesetze viele Zustände gleichzeitig einnehmen können. Dadurch muss der Quantenrechner komplexe Lösungswege 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 spezialisierter Beschleuniger für Aufgaben, an denen herkömmliche Supercomputer aufgrund ihrer Komplexität scheitern.
Wofür könnten solche Computern dienen?
In der Chemie- und Pharmaforschung könnte mithilfe der Anlage eine Art digitales Reagenzglas entstehen. Da Moleküle selbst Quantenobjekte sind, können sie von der Hybridanlage viel naturgetreuer simuliert werden, als von herkömmlichen 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. In Garching arbeitet man aber auch an neuartigen Konzepten, etwa für das Flugplanmanagement. Damit sollen unter anderem massive Verspätungen durch Unwetter verhindert werden, weil hunderte Flugzeuge und Crews so umgeleitet werden, dass der Betrieb effizient weiterläuft.