Dr. Andreas Fuhrer
IBM

Quantencomputing mit den Quantenchips der nahen Zukunft

Donnerstag 4. April 2019, um 19:30 Uhr (in knapp zwei Wochen)
ETH Hauptgebäude Hörsaal HG G5, Rämistrasse 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√§higkeit von Computersystemen in der Zukunft weiter zu steigern. Ein √ľblicher Ansatz besteht darin, spezialisierte Hardwarebeschleuniger zu verwenden, die dazu bestimmt sind, gewisse Aufgaben viel effizienter auszuf√ľhren als herk√∂mmliche 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 unlösbar sind, effizient zu lösen. Unlösbar bedeutet hier, dass die benötigten Rechenressourcen (Speicher / Zeit) mit der Problemgrösse exponentiell skalieren. Unter Verwendung geschickter Quantenalgorithmen kann ein Quantencomputer einige dieser Probleme viel schneller lösen.

Um solche Algorithmen ausf√ľhren zu k√∂nnen, brauchen wir einen fehlerkorrigierten universellen Quantencomputer, der wie klassische Computersysteme beliebige Programme ausf√ľhren 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√∂nnen 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√ľhrt werden k√∂nnen, mit QiskitTM als Werk- zeug zum Programmieren von realer "Quantenhardware". Dar√ľber hinaus werden die Einschr√§nkungen der aktuellen Hardware erl√§utert und das Quantenvolumen als Ma√ü f√ľr die Leistungsf√§higkeit von Quantenchips mit signifikanten Fehlerraten einge- f√ľhrt. Abschlie√üend wird eine Industrieperspektive √ľber n√ľtzliche zuk√ľnftige Quantenanwendungen mit den aktuellen Quanten- chips der nahen Zukunft und die damit verbundenen Herausforderungen vorgestellt.


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