Es klingt wie Science-Fiction: Der Internetkonzern Google will die Quantum Supremacy erreicht haben, zu Deutsch "Quantenüberlegenheit". Man habe eine Maschine entwickelt, die Probleme lösen kann, an denen selbst die bisher leistungsfähigsten Supercomputer gescheitert wären, hieß es in einem geleakten Papier vergangene Woche. Das klingt ein wenig nach Weltherrschaft und Zeitenwende. Übernehmen die Quantencomputer nun die Macht? Haben herkömmliche Rechner bald ausgedient? Und lassen sich Passwörter also jetzt in Millisekunden knacken? Ganz so weit ist es noch nicht.

Zunächst einmal handelt es sich bei dem Papier, von dem mittlerweile Versionen im Netz kursieren, um eine Art Nichtpapier. Irgendjemand bei der amerikanischen Weltraumbehörde Nasa, die mit Google zusammenarbeitet, hat es versehentlich online gestellt. Zwar verschwand das Dokument rasch wieder, aber aufmerksame Leser hatten da längst eine Sicherungskopie erstellt. Die Financial Times brachte die Nachricht in Umlauf und die Fachwelt tauscht sich seitdem darüber aus. Google aber schweigt, weshalb Quantenforscher auf eine reguläre Veröffentlichung hoffen, um sich mit den Details auseinandersetzen zu können.

Sollte stimmen, was in dem geleakten Paper steht – und daran zweifelt eigentlich kein Experte –, dann hat Google noch keinen wirklichen Quantencomputer vorgestellt, mit dem man allgemeine Probleme lösen kann. Stattdessen haben die Forscher einen Chip namens Sycamore entwickelt, auf dem 53 Qubits arbeiten, das ist das Quantenäquivalent zu den herkömmlichen Bits. Während Letztere immer den Wert 1 oder 0 annehmen, kann ein Qubit aufgrund seiner Quanteneigenschaften in einem Überlagerungszustand verharren und erst am Ende der Rechnung einen der beiden Werte annehmen. Dadurch lassen sich theoretisch eine Reihe von mathematischen Problemen viel schneller lösen als auf herkömmlichen Computern.

Googles Chip ist wie der Flieger der Brüder Wright

Wie das Problem, für das der Sycamore-Chip optimiert war: Es handelt sich um eine komplexe Berechnung von Zufallszahlen, für die heutige Rechner schätzungsweise 10.000 Jahre brauchen würden – der Quantenchip benötigte laut dem Papier nur drei Minuten und 20 Sekunden. Und damit erfüllte er das Kriterium der Quantenüberlegenheit, wie sie der Physiker John Preskill 2012 definierte: nämlich dass ein Quantencomputer eine Aufgabe bewältigt, die selbst für die größten herkömmlichen Supercomputer praktisch unlösbar ist.

Die Google-Ingenieure haben das Problem so ausgewählt, dass Sycamore einen gewaltigen Heimvorteil hatte. Trotzdem ist das eine bravouröse Pionierleistung. Experten wie der Informatiker Scott Aaronson von der University of Texas in Austin vergleichen sie mit dem ersten Flug der Brüder Wright im Jahr 1903 – deren Flieger war auch kein praktisches Transportmittel, sondern eine Art Machbarkeitsstudie. Doch nur 16 Jahre später überquerten John Alcock und Arthur Whitten Brown per Flugzeug zum ersten Mal den Atlantik. Entsprechend erwarten die Experten nach Googles Experiment eine rasante Weiterentwicklung der Quantenrechner. Neben Google steckt das amerikanische IT-Unternehmen IBM viel Geld in entsprechende Projekte. In rund zehn Jahren könnte die Technik praxisreif sein.

Nicht bei jeder Rechnung können Quantencomputer ihre Überlegenheit ausspielen. Aber auf einem Gebiet könnten sie die Welt erschüttern, zumindest die digitale: Mit einer großen Zahl von Qubits könnten sie nämlich fast alle Verschlüsselungsalgorithmen knacken, die heute die sichere Kommunikation im Internet garantieren.