23.02.2023

Google verkündet Meilenstein in der Quantencomputer-Forschung

In der Quantenforschung geht man davon aus, dass man große Quantencomputer nur bauen kann, wenn die Fehlerrate niedrig genug für Berechnungen ist. Die Quantenfehlerkorrektur kodiert über mehrere physische Qubits einen “logischen Qubit” und schützt damit Informationen. Google-CEO Sundar Pichai verkündete nun einen wichtigen Schritt für die Entwicklung von Quantencomputern, die Forscher:innen des Google-Teams erreicht haben.
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Google verkündet einen wichtigen Schritt in der Quantencomputer-Forschung © James Thew / AdobeStock
Google verkündet einen wichtigen Schritt in der Quantencomputer-Forschung © James Thew / AdobeStock

Ein zentraler Aspekt bei der Forschung und Arbeit an Quantencomputern ist eine möglichst geringe Fehlerrate. Ein Forschungsteam des “Quantum AI Labs” von Google, NASA und der Universities Space Research Association hat nun experimentell herausgefunden, dass sich die Quantenfehler reduzieren, wenn man die Anzahl der Qubits erhöht. Die Ergebnisse des Experiments hat die Forschungsgruppe im Fachmagazin Nature veröffentlicht.

Quantenfehlerkorrektur als zentrale Herausforderung

“In der Quanteninformatik ist ein Qubit eine Grundeinheit der Quanteninformation, die mehrere Zustände annehmen kann, die über 0 und 1 hinausgehen. Unser Durchbruch stellt eine bedeutende Veränderung in der Art und Weise dar, wie wir Quantencomputer betreiben”, erklärt Sundar Pichai, CEO von Google und Alphabet, in einem Blogbeitrag. Die Quantenfehlerkorrektur beschreibt der Geschäftsführer als zentrale Herausforderung in der Quantenforschung, da Qubits sehr empfindlich sind. Es kann schnell zu Rechenfehlern kommen, was sich mit größeren Quantencomputern sogar verstärkt.

Zukunftsträchtige Anwendungsbereiche

Pichai betont dabei auch das Potenzial und die Wichtigkeit von Quantencomputern, die in der Zukunft wichtige Anwendungsbereiche für die Menschheit bringen können: 

Wir glauben, dass Quantencomputer eines Tages eingesetzt werden, um Moleküle für neue Medikamente zu identifizieren, Düngemittel mit weniger Energie zu erzeugen, effizientere nachhaltige Technologien von Batterien bis hin zu Kernfusionsreaktoren als mögliche neue Energiegeneratoren zu entwickeln und physikalische Forschung zu betreiben, die zu Fortschritten führen wird, die wir uns heute noch nicht vorstellen können.

Google legt Fokus auf Sicherheit

Während diese technologischen Meilensteine erreicht werden, betont Pichai aber auch die Sicherheitsthematik, die damit einher geht. Daher gehe Google Partnerschaften mit Regierungen und Sicherheitscommunities ein, um Systeme zu entwickeln, die Quantencomputer vor Angriffen schützen können. Auch Dienste wie Google Cloud, Android und Chrome sollen dabei geschützt werden.

Bevor Quantencomputer in diesem Umfang anwendbar sind, müsse allerdings die Skalierbarkeit erreicht werden – und wann das der Fall ist, bleibt vorerst ungewiss. Pichai zeigt sich allerdings optimistisch. Laut Google handelt es sich bei den Neuigkeiten um das erste Mal, dass dieser experimentelle Schritt hin zur Skalierung eines logischen Qubits erreicht wurde.

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Michael Waupotitsch, Vice President Textile Recycling bei Andritz © Andritz Group

Allein in Österreich könnten zukünftig rund 220.000 Tonnen davon besser verwertet werden. Bisher scheitert eine echte Kreislaufwirtschaft jedoch an der Praxis: „Wirkliches Faser-zu-Faser-Recycling, also sprich aus Abfällen wirklich wieder ein Kleidungsstück zu machen, das liegt im Bereich von 1% und weniger“, zieht Michael Waupotitsch, Vice President Textile Recycling bei Andritz, im Gespräch ernüchternde Bilanz. Der Großteil der Altkleider wird deponiert oder verbrannt.

Vorhersage statt bloßer Materialbestimmung

Hier setzt die neue Technologie „teXscan“ an, die Andritz gemeinsam mit der französischen Tochtergesellschaft Laroche entwickelt. Während bestehende Nahinfrarot-Systeme lediglich die reine Materialzusammensetzung bestimmen können, soll die neue Lösung erstmals die konkrete Rezyklierfähigkeit zerstörungsfrei vorhersagen.

„Die Innovation dabei ist, dass man erstmals nicht nur Farbe oder Zusammensetzung messen, sondern eine Vorhersage treffen kann, wie gut etwas recycelbar ist.“, so Waupotitsch. Das System ordnet den Textilien einen Score von 0 bis 100 zu, der auf Kriterien wie der Faserlänge und dem Kurzfaseranteil basiert. Waupotitsch betont jedoch im Gespräch, dass es sich hierbei um „keinen industriellen Standard“, sondern primär um eine „Entscheidungshilfe“ für Sortier- und Recyclingbetriebe handelt.

Der teXscan © Andritz

Bislang nur weiße Baumwolle identifizierbar

Bislang beschränkt sich die Analysefähigkeit des Prototyps ausschließlich auf weiße Baumwollfasern. Die größte Herausforderung im Massenmarkt stellen jedoch Mischgewebe und gefärbte Stoffe dar, die den Großteil heutiger Fast Fashion ausmachen. Andritz plant, bis Ende des Jahres verlässliche Aussagen über farbige Baumwolle zu treffen; Mischgewebe sollen als nächstes folgen.

Aktuell existiert das System als Tischgerät. Um industriell relevant zu werden, soll die Technologie zu Handheld-Geräten oder vollautomatisierten Online-Sensoren für Förderbänder weiterentwickelt werden, erklärt der Textil-Recycling-Experte.

teXscan als strategischer „Door Opener“

„Recycling von Textilien steht im Wettbewerb mit extrem günstigen Frischfasern“, merkt Waupotitsch im Gespräch an. Man müsse das gesamte wirtschaftliche System beachten und vorsichtig sein sich in dieser Hinsicht nicht selbst zu belügen, denn „unterm Strich muss es sich auch rechnen“, so der Experte. Zudem fehlen in Europa flächendeckende, genormte Sammelsysteme, wie man sie vom Altpapier kennt.

Für den Technologiekonzern ist der Scanner ohnehin nicht das primäre Endprodukt sondern eine Möglichkeit der Zusammenarbeit. Andritz versteht sich als Maschinen- und Anlagenbauer. Das Messgerät soll vielmehr als „Door-Opener“ fungieren, um letztlich großskalierte mechanische und chemische Recyclinganlagen zu vertreiben.

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