Dieser Artikel erschien zuerst auf Trendbulls
Die subatomare Welt der Quantenmechanik ist eine wundersame Welt. Photonen, Elektronen und Ionen verfügen dort über Eigenschaften, die im makroskopischen ihresgleichen suchen. Beim Quantencomputer macht man sich diese Eigenschaften in Form von Quantenbits (Qubits) zu nutze. Während ein klassisches Bit entweder den Zustand 1 oder 0 einnehmen kann, verfügt ein Qubit über die Fähigkeit der Superposition und kann beide Zustände zur gleichen Zeit einnehmen. Der Vorteil gegenüber Bits wächst dadurch exponentiell mit jedem Qubit. Allerdings bedarf es ganz neuer Algorithmen, um mit Quantencomputer sinnvolle Ergebnisse zu erzielen. Diese Algorithmen müssen sich zudem auch technisch umsetzen lassen, was dadurch erschwert wird, dass Qubits extrem instabil sind. Selbst bei einem sehr großen technischen Aufwand bleibt so kaum Zeit zur Ausführung der Rechenoperationen.
In den letzten Jahren wurde die Popularität der Quantencomputertechnologie durch zahlreiche technologische Fortschritte angeheizt. Schon bald, so die Meinung vieler Experten, könnten Quantencomputer in der Lage sein, Aufgaben zu lösen, für die herkömmliche Rechner tausende von Jahren benötigen. Anwendungsmöglichkeiten entstünden dann beispielsweise bei der Simulation komplexer Moleküle in der Arzneimittelbranche oder der Materialforschung, in der Kryptographie, der Klimaforschung oder in der Logistik. Bis 2027, prognostiziert das Marktforschungs- und Beratungsunternehmen IDC, dürfte der Quantencomputermarkt von 412 Millionen im Jahr 2020 auf 8,6 Milliarden anwachsen. Die folgenden Unternehmen gehören zu den potenziellen Gewinnern am Markt und schüren die Hoffnungen der Anleger.
Alphabet (NASDAQ:GOOGL) (WKN: A14Y6F ISIN: US02079K3059)
Bereits 2018 entwickelte die Google-Muttergesellschaft einen Quantenprozessor namens Bristlecone. 2021 wurde zudem ein Forschungs- und Entwicklungslabor sowie ein Rechenzentrum für Quantencomputer eröffnet. Bis 2029 soll ein kommerzielles Quantencomputersystem zur Verfügung stellen. Aktuelle Quantenrechner haben meist weniger als 100 Qubits, der von Alphabet angestrebte Computer soll über eine Million Qubits verfügen. Kommerzielle Dienste dieses Rechners werden dann über die Cloud angeboten werden.
IBM (NYSE:IBM) (WKN: 851399 ISIN: US4592001014)
Die ersten Canary-Quantenchips von IBM aus dem Jahr 2017 verfügten über nur fünf Qubits. Im Februar 2020 vergrößerte sich die Anzahl mit dem Falcon auf 28 und nur wenige Monate später im September des gleichen Jahres bestand der Hummingbird bereits aus 65 Qubits. Im November präsentierte man mit dem Eagle erstmals einen Chip, der mit 127 Qubits die 100-Qubit Marke knackt. Dadurch werden Simulationen ermöglicht, für die nach Aussagen des US-Unternehmens „mehr klassische Bits notwendig sind, als es Atome in jedem menschlichen Wesen auf dem Planeten gibt.“ Noch 2022 soll Osprey mit 433 Qubits präsentiert werden, ehe dann bereits 2023 Condor die 1000er-Marke knackt. Neben Quantenchips stellt das Unternehmen auch ganze Quantencomputer her. Das Flaggschiff Q System One wurde 2019 vorgestellt. Ein Zugriff auf diesen Computer ist bereits über die Cloud möglich. Mitte 2021 stellte das Unternehmen zudem neue Quantencomputer in Deutschland und Japan auf.
Alibaba (NYSE:BABA) (WKN: A117ME ISIN: US01609W1027)
Seit 2018 bietet Alibaba gemeinsam mit der Chinesischen Akademie der Wissenschaften über die Cloud den Zugriff auf einen 11-Qubit-Quantencomputer an. Zusätzlich stehen in der Cloud Simulationen für ein 32-Qubit- sowie ein 64-Qubit-System zur Verfügung, wo Quantenalgorithmen getestet werden können. Auch wenn technologisch andere Anbieter die Nase vorn haben, konnten bei einer konkreten Anwendung bereits erste Erfolge erzielt werden: So veröffentlichte Alibaba Mitte 2021 den ersten Quanten-Zufallszahlen-Generator. Ein hilfreiches Tool, welches sowohl die Sicherheit in der Cloud als auch die von Zahlungsdienstleistungen erhöhen kann.
IonQ (NYSE:IONQ) (WKN: A3C4QT ISIN: US46222L1089)
IonQ kann seit dem 1. Oktober 2021 als erstes reines Quantencomputerunternehmen an der Börse gehandelt werden. Während die meisten Quantencomputer auf supraleitende Qubits setzen, die ähnlich aufgebaut sind wie Schaltkreise, die bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt in einen Quantenstatus übergehen, verfolgt man bei IonQ einen ganz anderen Ansatz. In einer Ionenfalle werden einzelne Ionen durch Laserbestrahlung zum Stillstand gebracht und auf diese Weise in den Quantenzustand überführt. Theoretisch lassen sich in einer Ionenfalle beliebig viele Qubits erzeugen, wodurch das System in Zukunft besser skalierbar sein soll als die komplexen Aufbauten der Konkurrenz. Zudem soll der gesamte Prozess stabiler sein, es bleibt also mehr Zeit, um Algorithmen auszuführen. Bisher konnten 32-Qubit-Systeme erfolgreich durch eine Ionenfalle bereitgestellt werden. 2023 sollen erste Machine-Learning-Anwendungen möglich sein, die klassischen Computern überlegen sind.
Intel (NASDAQ:INTC) (WKN: 855681 ISIN: US4581401001)
Auch Intel verfolgt mit sogenannten Silizium-Spin-Qubits einen einzigartigen Ansatz. Ein Silizium-Spin-Qubit hat in etwa die Größe eines Transistors und ist dadurch etwa eine Million Mal kleiner als ein supraleitendes Qubit. Gerade bei den angestrebten großen Qubitzahlen von über 1000 in den nächsten Jahren, entsteht allein durch den Formfaktor ein Wettbewerbsvorteil. Zudem Haben Studien belegt, dass Silicon-Spin-Qubits auch noch bei Temperaturen von über 1 Grad Kelvin stabil sind, was bei supraleitenden Qubits nicht der Fall ist. 2020 stellte Intel mit Horse Ridge einen 128 Qubit großen Quantenchip vor.