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Erster Quantum-Computer mit Quantum-CPU und separatem Quantum-RAM
Bereits 1946 wurde an der University of Pennsylvania der weltweit erste universelle elektronische Computer in Betrieb genommen. Die enorme Rechenleistung von ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) verblüffte die Welt, oder zumindest die wenigen Dutzend Leute, die eine Ahnung hatten, wozu es diente und warum es wichtig war.
Aber ENIAC hatte einen wichtigen Fehler. Es konnte nur durch das Zurücksetzen unzähliger Schalter und Wählscheiben programmiert werden, eine Aufgabe, die Wochen dauern konnte. Und dies behinderte die Flexibilität des Computers ernsthaft.
Die Lösung war nicht schwer zu finden. es war bereits von Alan Turing, John von Neumann und anderen skizziert worden: eine Einheit für die Zahlenverarbeitung und einen separaten elektronischen Speicher, der Anweisungen und Daten speichern kann. Dieses Design bedeutete, dass jede Umprogrammierung relativ schnell, einfach und elektronisch durchgeführt werden konnte.
Heute verwenden fast alle modernen Computer dieses Design, das heute als Von-Neumann-Architektur bekannt ist.
Ausnahme ist der Quantencomputer. Diese Geräte nutzen die seltsamen Eigenschaften der Quantenwelt, um eine Vielzahl von Berechnungen parallel durchzuführen. Folglich haben sie das Potenzial, herkömmliche Zahlendreher bei weitem zu übertreffen.
Leider haben Physiker nur eine vage und flüchtige Macht über die Quantenwelt, und das hat ihnen den Luxus verhindert, einen Quantencomputer vom Von-Neumann-Typ zu entwickeln.
Bis jetzt. Heute enthüllen Matteo Mariantoni von der UC Santa Barbara und seine Freunde den ersten Quantencomputer mit einer Informationsverarbeitungseinheit und einem separaten Arbeitsspeicher.
Ihre Maschine ist ein supraleitendes Gerät, das Quantenbits oder Qubits als gegenläufige Ströme in einem Stromkreis speichert (dadurch kann das Qubit gleichzeitig 0 und 1 sein). Diese Qubits werden mit supraleitenden Quantenlogikgattern manipuliert, über einen Quantenbus übertragen und in separaten Mikrowellenresonatoren gespeichert.
Sagen wir vorab, dass das Ergebnis kein besonders leistungsstarker Computer ist. Mariantoni und Co. zeigen ihr Gerät, indem sie ein paar einfache, aber unspektakuläre Algorithmen demonstrieren, die jedoch sorgfältig als Bausteine für beeindruckendere Aufgaben wie Fehlerkorrektur und Faktorisierung großer Zahlen ausgewählt wurden.
Nicht, dass sie eines dieser Dinge tatsächlich getan hätten. Beeindruckend ist jedoch, dass dies bald möglich ist, da dieser Ansatz hervorragend skalierbar ist. Unsere Ergebnisse stimmen optimistisch für die kurzfristige Implementierung eines größeren Quantenprozessors basierend auf supraleitenden Schaltkreisen, sagen Mariantoni und Co.
In den letzten 20 Jahren hat es keinen Mangel an falschen Morgenröten für Quantencomputer gegeben. Aber es könnte sein, dass die Sonne in einer neuen Ära der Berechnungen aufgeht. Wenn dies der Fall ist, wird eines Tages alles, was bisher war, so primitiv erscheinen, wie uns ENIAC vorkommt.
Ref: arxiv.org/abs/1109.3743 : Implementierung der Quanten-von-Neumann-Architektur mit supraleitenden Schaltungen