Status der Quanten-Ära

31. Mai 2018 | Von admin | Kategorie: R&D Durchbrüche, Strategische Berichte

Das IBM Q Network ist ein weltweites Netzwerk von Industrie-, Forschungs- und Wissenschaftsinstitutionen, das das Ziel verfolgt, Quantentechnologie zu fördern und erste kommerzielle Anwendungen zu entwickeln – im Dezember 2017 startete das IBM Q Network mit 12 Gründungsmitgliedern. Diesen Gründungsmitgliedern steht seit Ende 2017 das 20-qubit-System zur Verfügung. Allerdings fördert IBM bereits seit 2016 ein wachsendes Quanten-Ökosystem mit IBM Q Experience.

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Quelle IBM

von Isabella Pridat-Zapp

IBM Q Experience und QISKit

Über das öffentlich zugängliche IBM Q Experience haben seit seiner Eröffnung in 2016 mehr als 60.000 Nutzer über 1,7 Millionen Quantenexperimente durchgeführt und mehr als 35 Forschungsarbeiten veröffentlicht. Das IBM Q Experience ermöglicht es jedem registrierten Nutzer, sich über die IBM Cloud mit einem Quantensystem von IBM zu verbinden, Algorithmen und Experimente auszuführen, mit den einzelnen Quantenbits zu arbeiten und Tutorials und Simulationen auszuprobieren, um herauszufinden, was mit der Quantentechnologie alles möglich ist. Sowohl das seit Ende 2017 verfügbare 20-qubit Quantensystem, als auch der erst im Herbst letzten Jahres vorgestellte neue Prototyp des 50-qubit Quantensystems kann den Quantenzustand bereits 90 Microsekunden lang halten – das ist in diesem Forschungsbereich ein Rekord. Zur Zeit arbeiten nebst IBM vor allem Google, Intel und Rigetti mit Hochdruck daran, ein kommerziell nutzbares Quantensystem zu entwickeln.

1 https://quantumexperience.ng.bluemix.net/qx/experience

Erstklassige akademische Forschung zu ermöglichen, ist eines der Grundprinzipien der IBM Q Experience. Registrierte akademische Nutzer können die IBM Q Experience jetzt für eine weitreichende Forschungszusammenarbeit nutzen. So finden Professoren und Forscher maßgeschneiderte Werkzeuge, die ihre Projekte beschleunigen und von ähnlichen Arbeiten abheben können. Dazu gehört der Zugriff auf die IBM Quantenprozessoren oder die Möglichkeit, ihre Forschung mit der IBM Q Experience zu verlinken. Darüber hinaus können sie neue Funktionen und Funktionalitäten anzufordern.

Nutzer von über 1.500 Universitäten, 300 weiterführenden Schulen und 300 privaten Institutionen weltweit haben sich – häufig im Rahmen ihrer Ausbildung – seit der Eröffnung des IBM Q Experience in 2016 registriert.

Darüber hinaus vergibt IBM Research zukünftig Preise an Professoren, Dozenten und Studenten, die IBM Q Experience und QISKit (Python-basiert) in ihren Lehrveranstaltungen sowie im Rahmen ihrer Forschungen nutzen. Preiswürdig sind dabei die Entwicklung von Open-Source-Kursmaterialien für Vortragsreihen; der Aufbau eines selbstbestimmten Open-Source-Tutorials; die Erstellung eines Jupyter-Notebook-Tutorials mit QISKit; das Beisteuern von speziellen Code-Modulen für das Open-Source-Ökosystem QISKit SDK sowie besonders fundierte wissenschaftliche Arbeiten oder Softwareanwendungen von Studentinnen und Studenten. Ausgewählte Beiträge werden der Open Source Community zur Verfügung gestellt werden.

2 https://qiskit.org/
Genaueres erfahren Sie unter: https://qe-awards.mybluemix.net.

Das neue IBM Q Network

Ende letzten Jahres wurden die Namen der ersten Unternehmen und Organisationen bekanntgegeben, die ab sofort im Rahmen des neuen IBM Q Network Zugriff auf kommerzielle IBM Q Quantensysteme mit 20-qubit erhalten.

Die zwölf Gründungsmitglieder des IBM Q Network gehören laut Fortune Global 500 zu den weltweit führenden Unternehmen, Wissenschaftsinstitutionen sowie nationalen Forschungslabors. Gründungsmitglieder sind (in alphabetischer Reihenfolge): Barclays, Daimler AG, Hitachi Metals, Honda, JP Morgan Chase, JSR, Nagase, Oakridge National Lab, Samsung, sowie die Universitäten Oxford, Keio (Tokio) und Melbourne.

Das Netzwerk bietet Unternehmen und wissenschaftlichen Institutionen mit entsprechendem Hintergrundwissen und Ressourcen einen cloudbasierten Zugang zu dem momentan modernsten und skalierbarsten universellen Quantenrechner, einem 20 Qubit IBM Q-System sowie entsprechenden Technologien. IBM hat unlängst den ersten funktionierenden 50-Qubit Prozessor-Prototyp gefertigt und getestet; er wird in der nächsten Generation der IBM Q Systeme verfügbar sein.

Neben der Möglichkeit, IBM Quantensysteme zu nutzen, fördern die Gründungsmitglieder ein ständig größer werdendes Ökosystem rund um Quantentechnologien, das auf Open-Source-Quanten-Software sowie den entsprechenden Entwicklungswerkzeugen von IBM basiert. Als Sprache findet Python Verwendung.

3 https://www.research.ibm.com/ibm-q/
4 https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/53374.wss

Dario Gil, Vizepräsident von AI und IBM Q, IBM Research:

„IBM sieht die nächsten Jahre als Beginn der kommerziellen Quanten-Ära. In diesem Zeitraum wird sich die Quantentechnologie schnell weiterentwickeln und erste konkrete Anwendungen werden verfügbar sein. Durch das IBM Q Network erhalten Unternehmen und Organisationen mit Hilfe modernster IBM Q Systeme Zugriff auf Quantentechnologien sowie das entsprechende Quanten-Ökosystem. In enger Kooperation mit unseren Kunden wollen wir ausloten, wie mit Hilfe großer und kleiner Quantensysteme bisher nicht lösbare Probleme in der Finanz-, Automobil- oder Chemiebranche angegangen werden können. Die Ergebnisse dieser Kooperationen könnten zukünftig auch in einem breiteren wirtschaftlichen, wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Kontext interessant werden.“

IBM Q Network erforscht praktische Quantenanwendungen für die Industrie

IBM Q Network Partner arbeiten direkt mit Wissenschaftlern und Ingenieuren von IBM zusammen, um der Quantentechnologie in ihren jeweiligen Branchen über den Zugang zu IBM Q Systemen den Weg zu ebnen. Jeder einzelne der IBM Q Network-Partner wird praktische Anwendungen der Quantentechnologie auf unterschiedlichen Gebieten erforschen, die mit ihr schneller oder effizienter gelöst werden können als mit einem klassischen Computer:

JP Morgan Chase wird mit IBM als führender Kooperationspartner aus dem Bereich der globalen Finanzdienstleistungen fungieren. Dabei liegt der Fokus darauf, wie Quantentechnologie auf Finanzdaten im Bereich Handelsstrategie, Portfolio-Optimierung, Asset Pricing, Abrechnungen und Risikoanalysen angewendet werden kann.
Daimler AG wird gemeinsam mit IBM daran arbeiten, potenzielle Anwendungsfälle der Quantentechnologie für die Automobil- und Transportindustrie voranzutreiben. In einigen Forschungsbereichen werden mit Hilfe von Quantenchemie neue Materialien für mobile Anwendungen gesucht und entwickelt. Weitere Schwerpunkte sind komplexe Optimierungsprobleme wie beispielsweise bei Fertigungsprozessen, Tourenplanung für Fuhrparklogistik, autonomen/selbstfahrenden Fahrzeugen sowie die Verbindung zwischen Quantentechnologie und maschinellem Lernen, um die Fähigkeiten künstlicher Intelligenz zu verbessern.
Samsung wird in enger Zusammenarbeit mit IBM verschiedenste Anwendungsfälle untersuchen, in denen Quantencomputer die Zukunft der Halbleiter- und Elektronikindustrie beeinflussen könnten.
JSR, ein führendes japanisches Chemie- und Rohstoffunternehmen wird untersuchen, wie Quantentechnologien Materialien für Elektronik-, Umwelt- und Energieanwendungen verbessern können.

20 und 50 qubit
Links: Schema des 20-qubit-Systems Mitte: 50-qubit-System – Erweiterung um einen Schritt vom 20-qubit-System Rechts: Foto der Quantenprozessor-Einheit für das erste IBM Q System © IBM

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Weiterführende Informationen:

IBM im Bereich Quantencomputing finden Sie unter www.ibm.com/ibmq
IBM Q Experience – https://quantumexperience.ng.bluemix.net/qx/experience
IBM Q-System https://www.research.ibm.com/ibm-q/
50-Qubit Prozessor-Prototyp https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/53374.wss
Die Zukunft gehört der Quanten-Technologie – https://www.ibm.com/blogs/research/2017/11/the-future-is-quantum/