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Googles "Quantum Supremacy" ist nicht das Ende der
 Verschlüsselung


Google meldet den Durchbruch beim Quantencomputing
.
 Doch eine praktische Anwendung liegt noch in weiter Ferne.

Quantencomputer: Die Versprechungen sind riesig, die ­Probleme ebenfalls
 

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W I R E D

Googles "Quantum Supremacy" ist nicht das Ende der Verschlüsselung


Google sagte, dass sein Quantencomputer konventionelle Modelle übertraf. Aber es wird noch Jahre dauern, bis Sie eine für etwas Praktisches verwenden können.

Googles Quantencomputer hat in 200 Sekunden eine Aufgabe erfüllt, die den schnellsten Supercomputer der Welt 100.000 Jahre gekostet hätte,


Google hat letzte Woche versehentlich Informatikgeschichte geschrieben. In den letzten Jahren war das Unternehmen Teil eines sich verschärfenden Wettbewerbs mit Rivalen wie IBM und Intel, um Quantencomputer zu entwickeln, die durch das Erschließen der Quantenphysik immense Macht bei einigen Problemen versprechen. Das Suchunternehmen hat versucht, sich abzuheben, indem es behauptete, seine Prototypen von Quantenprozessoren stünden kurz davor, "Quantenüberlegenheit" zu demonstrieren, eine eindrucksvolle Phrase, die sich auf ein Experiment bezieht, bei dem ein Quantencomputer einen klassischen übertrifft. Einer der führenden Google-Forscher sagte voraus, dass das Unternehmen diesen Meilenstein im Jahr 2017 erreichen würde.

Am Freitag war bekannt, dass Google den Meilenstein erreicht hat. Die Financial Times verwies auf einen Entwurf eines Forschungspapiers, das stillschweigend auf einer NASA-Website veröffentlicht worden war, auf der Google-Forscher das Erreichen der Quantenüberlegenheit beschreiben. Innerhalb weniger Stunden warnte der demokratische Präsidentschaftskandidat Andrew Yang, dass Googles Quantencomputer die Verschlüsselung brechen könnten, und Quantencomputerforscher versuchten, der Welt zu versichern, dass herkömmliche Computer und Sicherheit nicht veraltet.
Experten sind von Googles Leistung beeindruckt. John Preskill, ein Caltech-Professor, der 2011 den Begriff "Quantenüberlegenheit" geprägt hat, nennt ihn eine "wirklich beeindruckende Leistung in der experimentellen Physik". Aber er und andere Experten, und sogar Googles eigenes Papier, warnen, dass das Ergebnis nicht bedeutet, dass Quantencomputer bereit für die praktische Arbeit sind.
"Das Problem, das ihre Maschine mit erstaunlicher Geschwindigkeit löst, wurde sehr sorgfältig ausgewählt, nur um die Überlegenheit des Quantencomputers zu demonstrieren", sagt Preskill. Es ist unklar, wie lange es dauern wird, Quantencomputer kommerziell nützlich zu werden; Die brechende Verschlüsselung – eine theoretisierte Verwendung für die Technologie – bleibt eine ferne Hoffnung. "Das ist noch viele Jahre her", sagt Jonathan Dowling, Professor an der Louisiana State University.
Googles konventionelle Computer könnten die Arbeit seiner Quantencomputer übertroffen haben. Dowling sagt, dass er und andere Forscher in der vergangenen Woche von dem angeblichen Durchbruch gesprochen haben, nachdem ein Google Scholar-Alarm sie auf den Entwurf des Papiers hingewiesen hatte. Das Unternehmen arbeitet mit der NASA zusammen, die es möglicherweise als Teil eines Überprüfungsprozesses vor der Veröffentlichung veröffentlicht hat. Google lehnte einen Kommentar ab. Die NASA reagierte nicht auf eine Bitte um Stellungnahme.
Google und andere arbeiten an Quantencomputern, weil sie versprechen, triviale bestimmte Probleme zu machen, die auf herkömmlichen Computern unpraktisch lange dauern. Der Ansatz zielt darauf ab, die mathematische Grundlage quantenmechanischer Merkwürdigkeiten zu nutzen, wie z. B. wie Photonen wie Wellen und Teilchen gleichzeitig wirken können. In den 1990er Jahren zeigten Forscher, dass dies eine starke neue Möglichkeit bieten könnte, Zahlen zu knacken. Das Interesse an dem Feld stieg, nachdem ein Bell Labs-Forscher einen Algorithmus erstellt hatte, den ein Quantencomputer verwenden könnte, um lange Verschlüsselungsschlüssel zu brechen, und zeigte, wie die Technologie konventionelle Maschinen überspringen könnte.
Weitere Informationen

Der WIRED-Leitfaden für Quantencomputing
In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler und Unternehmensforscher Prototypen von Quantenprozessoren entwickelt und Anwendungsfälle in Chemie und maschinellem Lernen angemacht. Diese Geräte können heute an Daten arbeiten, aber sie bleiben zu klein und fehleranfällig, um herkömmliche Computer für praktische Arbeit herauszufordern. Preskill prägte den Begriff Quantenüberlegenheit in einem Vortrag aus dem Jahr 2011, in dem er bedenkt, wie Forscher beweisen konnten, dass Quantenhardware tatsächlich Vorteile gegenüber klassischen Computern bietet.
Google, IBM, Intel, Microsoft und mehrere Startups haben seitdem die Investitionen in Quantencomputer deutlich gesteigert. Das hat den Moment der Quantenüberlegenheit unausweichlich gemacht. "Das haben wir vielleicht früher als später erwartet", sagt Dowling.
Ein Grund für diese Erwartung war, dass Googles eigene Forscher so viel sagten. Im Jahr 2017 prognostizierte John Martinis, der die Quantenhardware-Forschung des Unternehmens leitet, dass sein Team bis Ende des Jahres die Vorherrschaft erlangen würde. Google, IBM und Intel haben alle Quantenprozessoren mit rund 50 Qubits angezeigt, Geräte, die die Bausteine von Quantencomputern sind, etwa in der Größe, die Experten erwarteten, um quantenübergroße Überlegenheit zu demonstrieren.


Qubits stellen digitale Daten in Form von 1s und 0s genauso dar wie die Bits eines normalen Computers. Die Leistung eines Quantenprozessors ergibt sich daraus, wie Qubits auch einen Zustand erreichen können, der als Überposition bezeichnet wird und eine komplexe und ehrlich gesagt verwirrende Kombination von 1 und 0 darstellt.
Die Überlagerung ermöglicht es einer Sammlung von Qubits auf einem Quantenprozessor, viel mehr als eine entsprechende Anzahl konventioneller Bits zu tun, zumindest bei einigen Problemen. Wenn Sie mehr Qubits hinzufügen, nehmen die möglichen Kombinationen exponentiell zu. Bei etwa 50 Qubits wird es selbst für den größten Supercomputer schwierig, zu simulieren, was die Qubits tun können.
Dieses Phänomen untermauert Googles Überlegenheitsexperiment. Seine Forscher forderten einen Quantenprozessor namens Sycamore mit 54 Qubits heraus, um den Ausgang eines Quantenzufallszahlengenerators zu beproben. Sie stellten eine Version der gleichen Herausforderung für einige leistungsstarke Google-Server-Cluster fest, sowie für den Summit-Supercomputer im Oak Ridge National Lab, dem schnellsten der Welt, seit es letztes Jahr eingeschaltet wurde.
Googles Papier sagt, dass die herkömmlichen Maschinen nur mit dem Problem beginnen konnten. Ein Top-Supercomputer wie Summit hätte etwa 10.000 Jahre gebraucht, um dem zu entsprechen, was der Sycamore-Quantenprozessor in 200 Sekunden tat, behauptet er.
Wie Preskill anmerkt, war dieser Wettbewerb uneinheitlich. Google wählte sorgfältig ein Problem, das natürlich für seine Quantenhardware geeignet ist, und schreibt in seinem Papier, dass "technische Sprünge" noch benötigt werden, um das Versprechen des Quantencomputers zu realisieren. Dowling und andere schätzen, dass es Millionen von hochwertigen Qubit-Geräten brauchen würde, um die Verschlüsselung zu bedrohen, aufgrund der Komplexität der beteiligten Algorithmen.
Scott Aaronson, Professor an der University of Texas, lehnte es ab, die Einzelheiten von Googles Papier zu kommentieren, bis es offiziell veröffentlicht wird. Aber er sagt, dass eine bestätigte Demonstration der Vorherrschaft immer noch ein nützlicher Marker sein wird. "Man hätte ähnliche Dinge über den Flug bei Kitty Hawk sagen können, [dass] es nur ein irrelevanter Beweis für das Konzept ist", sagt er. "Du brauchst einen Proof of Concept, bevor du die nützlichen Dinge tun kannst."
Nützliche Dinge, die Google und seine Rivalen sagen, Quantencomputer könnten die Verbesserung chemischer Simulationen, für Anwendungen wie Batteriedesign und Arzneimittelentdeckung, und einen Schub für maschinelles Lernen. Unternehmen wie JP Morgan und Daimler testen IBMs Quantencomputer-Hardware, während die NASA mit Google und anderen Unternehmen zusammenarbeitet, weil sie hofft, dass Quantencomputer bei der Terminierung von Missionen und der Erkennung von Exoplaneten helfen können.
Wie nah Quantencomputer an der Erfüllung dieser Aufgaben sind, ist unklar. Dario Gil, FORSCHUNGSdirektor von IBM, gratulierte Google zu seinem Ergebnis, äußerte aber die Sorge, dass der Begriff "Überlegenheit" zu überhöhten Erwartungen außerhalb der rarifizierten Welt der Quantencomputerforschung führen könnte. "Wir müssen Maschinen bauen, die einen praktischeren Wert haben, und das ist nicht jetzt oder nächstes Jahr", sagt er. "Es wird einige Zeit dauern."


Tom Simonite ist senior writer für WIRED in San Francisco und berichtet über künstliche Intelligenz und ihre Auswirkungen auf die Welt. Zuvor war er Büroleiter bei MIT Technology Review in San Francisco und schrieb und redigierte Technologieberichte beim New Scientist Magazine in London. Simonite erhielt einen Bachelor-Abschluss von... Lesen Sie mehr
Senior Writer

https://www.wired.com/story/googles-quantum-supremacy-isnt-end-encryption/


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