Ein Schritt in die Zukunft der Quantenrechner

Quantencomputer stehen an der Schwelle, die Informatik für immer zu revolutionieren. In der Theorie sind sie in der Lage, Probleme zu lösen, die selbst die schnellsten Supercomputer überfordern. Dennoch sind wir aktuell noch in der Prototypenphase, und die Herausforderungen der Fehlerkorrektur verzögern den Fortschritt erheblich – vielleicht wohnen wir noch Jahrzehnten bei, bis die erhofften Leistungs­sprünge Wirklichkeit werden.

Bahnbrechende Entwicklung an der TU Delft und Uni Innsbruck

Trotz der Herausforderungen hat die Forschung nicht stillgestanden. An der Universität Innsbruck und der Technischen Universität Delft wurde ein innovatives Betriebssystem für Quanten­netzwerke entwickelt, das aktuell in der renommierten Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht wurde. Dieses OS könnte der Schlüssel zur praktischen Anwendbarkeit von Quantencomputern sein.

Ein Betriebssystem mit drei Schichten

Das neu entwickelte Betriebssystem, bekannt als QNodeOS, fungiert als Bindeglied zwischen Hardware und Anwendungen – ganz ähnlich wie Betriebssysteme auf herkömmlichen Geräten. Anders jedoch als Quantencomputer, die mit Qubits arbeiten, nutzt QNodeOS klassische Bits. Dies ermöglicht eine unkomplizierte Programmierung, wie Studienautorin Stephanie Wehner von der TU Delft erklärt.

Ein flexibles Design für verschiedene Programmiersprachen

Die Architektur von QNodeOS besteht aus drei Schichten: Einer Maschinensprache, darauf aufbauend einer Assemblersprache namens NetQasm und einer höheren Programmiersprache, die derzeit Python ist. Die Flexibilität dieser Architektur ermöglicht es, theoretisch jede Programmiersprache zu verwenden, was die Entwicklung von Quantenanwendungen erheblich vereinfachen könnte.

Die Hardware – Herausforderungen und Lösungen

Die Hardware der Quantencomputer steht jedoch noch vor gravierenden Herausforderungen. Faktoren wie Skalierbarkeit, Stabilität und Fehlertoleranz bestimmen maßgeblich die Leistung. Tech-Giganten investieren daher hohe Summen in die Forschung an verschiedenen Lösungen – von Supraleitern über Photonen bis hin zu Halbleitern.

Photonen als Transportmedium für Informationen

Ein innovatives Konzept ist die Nutzung von Photonen für den Informationsaustausch. Tracy Northup von der Universität Innsbruck hat mit ihrem Team Lösungen entwickelt, die nicht nur im Labor funktionieren, sondern auch außerhalb realisierbare Erfolge vorweisen können. Dieses Konzept ermöglicht eine effiziente Übertragung von Informationen über verschiedene Wellenlängen.

Fazit: Ein Meilenstein für das Quantencomputing

Das neu vorgestellte Betriebssystem bietet zudem die Flexibilität, um mit unterschiedlichen Hardwaretypen zu arbeiten – seien es Ionen oder Supraleiter. Damit stellt QNodeOS einen bedeutenden Fortschritt für die Praxistauglichkeit von Quantencomputern dar, dessen Potenzial für die Zukunft der Technologie kaum überschätzt werden kann.