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Mal Tacheles geredet!

Irrglaube um den Quantencomputer – Wunschdenken und Wirklichkeit

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Klinkhammer Intralogistics GmbH
Mikron Switzerland AG, Division Tool

4. Mythos: Quantecomputer brauchen wahnsinnig und viel Kühlung!

Der Energiebedarf von Quantencomputern hängt vor allem von den eingesetzten Qubits ab, wie man erfährt. Quantenprozessoren, die Stickstoff-Fehlstellen-Zentren in Diamantsubstraten (NV-Zentren) als Qubits nutzten, brauchten zum Beispiel keine energiefressende Kühlung. Denn aufgrund des stabilen Gitters aus Kohlenstoffatomen bleiben die nötigen Quanteneigenschaften auch bei Zimmertemperatur erhalten, merkt Mattingley-Scott an. Supraleitende Qubits hingegen müssen mit einem Kryo-Kühlsystem bis nahe dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden, was große Mengen an Strom verbraucht.

5. Mythos: Mehr Qubits heißt mehr Leistung des Quantencomputers!

Die Anzahl der Qubits ist eine der wichtigsten Kennzahlen im Quantencomputing. Mit jedem Qubit verdoppelt sich der Zustandsraum – das Ganze wächst also exponentiell. Das heißt auch: Mit einem Qubit lassen sich zwei Zustände darstellen, mit zwei Qubits vier Zustände, mit 12 Qubits 212, also 4096 Zustände und mit „nur“ 32 Qubits schon knapp 4,3 Milliarden Zustände. Ein wichtiges Detail in diesem Zusammenhang ist aber zu beachten! Denn es geht hier immer um Qubits, die miteinander verknüpft sind und die Rechenleistung durch „Zusammenarbeit“ kombinieren. Damit diese Zusammenarbeit funktioniert, spielen laut Mattingley-Scott verschiedene Parameter wie Kohärenzzeit (wie lange „arbeiten“ die verschiedenen Qubits zusammen?) und Fidelität (wie präzise sind die Operationen auf dem Quantencomputer?) eine zentrale Rolle.

6. Mythos: In Zukunft braucht man nur noch Quantencomputer!

Quantencomputer werden herkömmliche Systeme nie vollständig ablösen, konstatiert de Experte. Denn klassische Rechenoperationen wie zum Beispiel die Multiplikation großer Zahlen funktionieren auf binären Rechnern sogar wesentlich besser. Geht es aber beispielsweise um eine Primfaktorzerlegung großer Zahlen, dann stellen Quantenrechner, weil sie dabei viel effizienter arbeiten den normalen Computer in den Schatten, wenn sie etwa den sogenannten Shor-Algorithmus nutzen. Das wahrscheinlichste Szenario seien hybride Systeme, bei denen Quantencomputer als Beschleuniger eingesetzt würden, um klassische Rechner bei bestimmten Berechnungen zu unterstützen.

7. Mythos: Quantencomputer lösen übliche Verschlüsselungsmethoden ab

Abhängig von der Definition von „bald“ ist das möglich, sollte man bedenken, dass, wenn es in den nächsten fünf Jahren keinen fundamentalen Durchbruch gibt, die Ablösung üblicher Verschlüsselungen noch einige Jahrzehnte dauern kann. Umso wichtiger werde die Weiterentwicklung der Post-Quanten-Kryptographie (PQC). Denn deren kryptographische Bausteine und Verfahren (Primitives) können, im Gegensatz zu den meisten aktuell verwendeten asymmetrischen Kryptosystemen, auch mit Quantencomputern nicht entschlüsselt werden, so Mattingley-Scott. Entsprechende „PQC Key Exchange“-Verfahren gebe es auch bereits, ebenso wie einige gesetzliche Initiativen dazu. So empfiehlt etwa die EU ihren Mitgliedsstaaten in einem koordinierten Implementierungsfahrplan die Absicherung kritischer Infrastruktur bis spätestens Ende 2030 aufzubauen.

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