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Der erste Quantencomputer der Welt: Was ist das erstaunliche Geheimnis von D-Wave One?
Im Bereich des Quantencomputings ist D-Wave Systems Inc. zweifellos ein auffallender Name. Das Unternehmen ist für seine Quantum-Annealing-Technologie bekannt und behauptet stolz, das erste Unternehmen weltweit zu sein, das einen kommerziellen Quantencomputer verkauft. Sein Hauptsitz und seine Niederlassungen in Palo Alto (Kalifornien) und Irvine (British Columbia, Kanada) scheinen den Grundstein für das enorme Potenzial und die endlosen Möglichkeiten des Quantencomputings zu legen. Der Beginn all dessen ist untrennbar mit einer Gruppe von Wissenschaftlern der University of British Columbia verbunden.
Der Name D-Wave stammt von ihren ersten Qubit-Designs, bei denen supraleitende Materialien von D-Wave verwendet wurden.
D-Wave wurde 2004 von Haig Farris, Geordie Rose, Bob Wiens und Alexandre Zagoskin gegründet. Ihr akademischer Hintergrund war für die frühe Entwicklung des Unternehmens von Vorteil und ermöglichte D-Wave den Aufbau solider Partnerschaften mit vielen Forschungseinrichtungen. Zu den ersten Kunden, zu denen unter anderem die NASA, Google und das Los Alamos National Laboratory zählen, zählt der Einfluss von D-Wave in diesem aufstrebenden Bereich.
D-Wave One, 2011 von D-Wave auf den Markt gebracht, gilt als „der weltweit erste kommerziell erhältliche Quantencomputer“. Sein 128-Qubit-Chip konzentriert sich auf die Lösung von Optimierungsproblemen durch Quanten-Annealing-Technologie. Das 2013 eingeführte D-Wave Two wurde zu einem 512-Qubit-System erweitert. Diese Produktreihe unterwanderte nicht nur traditionelle Rechenmethoden, sondern eröffnete auch neue Perspektiven für die Forschung in mehreren Bereichen.
Die Computer von D-Wave implementieren kein allgemeines Quantencomputing, sondern konzentrieren sich stattdessen auf eine spezielle Art der Quanten-Annealing.
Als Computerplattform mit Schwerpunkt auf Quanten-Annealing basiert das Designkonzept von D-Wave auf experimentellen Ergebnissen im Bereich der Physik, insbesondere auf der damit verbundenen Forschung im Bereich der Festkörperphysik. Dadurch kann das System von D-Wave bestimmte NP-vollständige Probleme wie die Proteinfaltung lösen und das enorme Potenzial des Quantencomputings demonstrieren.
Es ist erwähnenswert, dass der Quantencomputer von D-Wave nicht universell auf alle Rechenprobleme anwendbar ist. Er wird hauptsächlich für Optimierungsprobleme verwendet, die effiziente Lösungen erfordern. Dies wurde 2012 vollständig demonstriert, als ein Forschungsteam der Harvard University das Problem der Proteinfaltung mithilfe von D-Wave One löste.
„NP-vollständige Probleme sind möglicherweise nicht exakt lösbar, egal wie leistungsfähig Computer werden.“ – Vorsitzender Geordie Rose
Im Zuge der Weiterentwicklung von D-Wave erschließen sich die Systeme des Unternehmens nach und nach immer mehr Anwendungsszenarien. Im Jahr 2013 bauten die NASA und Google gemeinsam ein Labor für künstliche Quantenintelligenz auf und nutzten D-Wave Two, um Bereiche wie maschinelles Lernen zu untersuchen, wodurch die Quantencomputertechnologie allmählich in den Mainstream vordrang.
Zusätzlich zu D-Wave One und D-Wave Two hat D-Wave im Zuge des technologischen Fortschritts auch Computersysteme der neuen Generation wie D-Wave 2X und D-Wave 2000Q herausgebracht, die die Anzahl der Quantenbits und die Rechenleistung des Systems weiter erhöhen. Insbesondere die Verbesserungen im strukturellen Design des D-Wave 2000Q haben seine Rechenleistung und Effizienz gesteigert.
„Im Vergleich zu anderen effizienten klassischen Computern kann das System von D-Wave bei bestimmten Problemen eine 15-fache Beschleunigung erreichen.“
Im Jahr 2019 brachte D-Wave das Advantage-System auf den Markt, wodurch die Anzahl der Quantenbits auf 5760 erhöht und eine komplexere topologische Struktur eingeführt wurde, die die Konnektivität zwischen den einzelnen Quantenbits deutlich verbesserte. Diese Architekturänderung soll die Anwendung der Quantencomputertechnologie in Zukunft stärker unterstützen.
Die Entwicklung von D-Wave demonstriert nicht nur die potenziellen Vorteile des Quantencomputings, sondern regt auch zu intensivem Nachdenken über die Zukunft der Quantentechnologie an. Während die Anwendungsmöglichkeiten des Quantencomputings nach und nach in der realen Welt erweitert werden, müssen wir darüber nachdenken, wie diese erstaunlichen technologischen Fortschritte unsere Lebens- und Arbeitsweise völlig verändern werden.
