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Dr. Andreas Fuhrer
IBM

Quantencomputing mit den Quantenchips der nahen Zukunft

Donnerstag 4. April 2019, um 19:30 Uhr (in knapp zwei Wochen)
ETH Hauptgeb├Ąude H├Ârsaal HG G5, R├Ąmistrasse 101

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Programm eines Quantencomputers (Quelle: IBM)

Nach dem Ende der klassischen Skalierung sucht die IT-Industrie nach alternativen Methoden, um die Leistungsf├Ąhigkeit von Computersystemen in der Zukunft weiter zu steigern. Ein ├╝blicher Ansatz besteht darin, spezialisierte Hardwarebeschleuniger zu verwenden, die dazu bestimmt sind, gewisse Aufgaben viel effizienter auszuf├╝hren als herk├Âmmliche CPUs (z.B. GPUs, TPUs oder FPGAs).

Quantencomputing nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik, Entanglement und Superposition, und verspricht damit gewisse Probleme, die mit klassischer Computing-Hardware unl├Âsbar sind, effizient zu l├Âsen. Unl├Âsbar bedeutet hier, dass die ben├Âtigten Rechenressourcen (Speicher / Zeit) mit der Problemgr├Âsse exponentiell skalieren. Unter Verwendung geschickter Quantenalgorithmen kann ein Quantencomputer einige dieser Probleme viel schneller l├Âsen.

Um solche Algorithmen ausf├╝hren zu k├Ânnen, brauchen wir einen fehlerkorrigierten universellen Quantencomputer, der wie klassische Computersysteme beliebige Programme ausf├╝hren kann. Die Fehlerraten von Quantengattern auf aktuellen Quantenchips liegen jedoch auf dem Level von einigen Prozent. Dies begrenzt die Anzahl der sequentiellen Gatter auf unter 100 und die Anzahl der Qubits auf einige zehn.

Was k├Ânnen wir also in der nahen Zukunft mit diesen Quantenchips erreichen? In diesem Zusammenhang diskutiere ich die aktuellen Quantenchips von IBM basierend auf supraleitenden Qubits. Ich zeige wie einfache Quantenalgorithmen von jedermann auf der IBM-Q Hardware ausgef├╝hrt werden k├Ânnen, mit QiskitTM als Werk- zeug zum Programmieren von realer "Quantenhardware". Dar├╝ber hinaus werden die Einschr├Ąnkungen der aktuellen Hardware erl├Ąutert und das Quantenvolumen als Ma├č f├╝r die Leistungsf├Ąhigkeit von Quantenchips mit signifikanten Fehlerraten einge- f├╝hrt. Abschlie├čend wird eine Industrieperspektive ├╝ber n├╝tzliche zuk├╝nftige Quantenanwendungen mit den aktuellen Quanten- chips der nahen Zukunft und die damit verbundenen Herausforderungen vorgestellt.


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