SpinQ stellt drei Mini-Quantencomputer vor

Switch-Science hat ein Trio von Quantencomputern angekündigt – die ersten tragbaren Quantencomputer der Welt. Die neuen Quantencomputer stammen von SpinQ Technology, einem chinesischen Quantencomputerunternehmen und wurden für Bildungszwecke entwickelt. Ziel ist es, den Zugang zu physikalischen Quantencomputerlösungen zu demokratisieren, die nach Belieben eingesetzt werden können. Betrachtet man jedoch die angebotenen Quantencomputer, so ist keines dieser Produkte ein Teil der Zukunft des Quantencomputers.

Die neuen Produkte, die mit Blick auf die Bildung entwickelt werden, zeigen sich in der Anzahl ihrer Qubits, die bei drei liegt – zum Vergleich: Googles Sycamore oder IBMs Osprey Quantum Processing Unit mit 433 Qubits, die beide auf supraleitenden Qubits basieren). Diese Zahl reicht nicht aus, um in diesen Maschinen praktikable, problemlösende Quantenberechnungen durchzuführen, aber sie reicht aus, um Quantenschaltungen zu programmieren und auszuführen – entweder die integrierten Schaltkreise für den Unterricht oder einen einzelnen benutzerdefinierten Algorithmus.

Das sind die neuen Quantencomputer

Die neuen “Quantencomputer” sind der Gemini Mini, der Gemini und der Triangulum und sind unterschiedlich komplex. Sie alle verfügen jedoch über ein vollständig integriertes Quantencomputersystem, das bei Raumtemperatur arbeiten kann. Diese Fähigkeit liegt in der Natur des Qubits selbst begründet: SpinQ verwendet Kernspinresonanz (NMR)-Spinbits, eine Technologie, die schon Ende der 90er Jahre vorgestellt wurde.

Und genau das ist ihr Hauptproblem: NMR hat extrem begrenzte Skalierungsmöglichkeiten, und ihre Quantenfähigkeiten sind eher gering. Alle NMR-bezogenen Forschungen der letzten Jahre haben nicht gezeigt, dass diese speziellen Qubits verschränkt werden können – eine der wichtigsten “Macken” der Quantenwelt, die für ihr extremes Leistungspotenzial mitverantwortlich ist.

Gemini Mini

Der Gemini Mini ist das Einstiegsmodell des Unternehmens, ein 200 x 350 x 260 mm großes und 14 kg schweres System, das eine Zwei-Qubit-Lösung mit einer Kohärenzzeit von über 20 ms bietet. Nach Angaben des Unternehmens ist der Gemini Mini in der Lage, mehr als 30 Gatteroperationen auf einem Qubit auszuführen, und mehr als zehn, wenn eine Zwei-Qubit-Schaltung verwendet wird. Er verfügt über einen integrierten Bildschirm und unterstützt 18 Demo-Algorithmen, die Dokumentation und Schulungsmaterial enthalten. Der Gemini ist für rund 8000 € erhältlich.

Gemini

Der Gemini verzichtet auf den “Mini” und den integrierten Bildschirm, erhöht aber nicht die Anzahl seiner Qubits. Stattdessen ermöglicht die erhöhte Komplexität des Systems komplexere Gatteroperationen, wobei 1-Qubit-Operationen eine Tiefe von bis zu 200 Gattern und 2-Qubit-Operationen von mehr als 20 Gattern ermöglichen, während die angegebenen Kohärenzzeiten von >20 ms” beibehalten werden.

Da es sich um ein komplexeres Angebot handelt und nur sechs Demo-Algorithmen enthält, zielt SpinQ mit diesem Produkt offenbar auf fortgeschrittene User von Quantencomputern ab. Auch der Preis ist “fortschrittlicher” – etwa fünfmal so hoch, nämlich ca. 41.500€. Es wird in einem Alienware-ähnlichen Gehäuse mit einer Größe von 600 x 280 x 530 mm geliefert, hat einen Stromverbrauch ( von bis zu 100 W und wiegt ca. 44 kg.

Triangulum

Triangulum, das dritte Produkt, ist das fortschrittlichste – es ist größer und viel teurer, nämlich rund 58.000€. In seinem 40 kg schweren, 610 x 330 x 560 mm großen Gehäuse bietet das Triangulum drei NMR-Spin-Qubits mit Kohärenzzeiten >40 ms (doppelt so viel wie das Gemini-Paar). Es scheint, dass SpinQ das Triangulum für höhere Kohärenzzeiten entwickelt hat – was bedeutet, dass mehr Arbeit geleistet werden kann, bevor die Zustände der Spin-Qubits zerfallen und alle Arbeit verloren ist.

Aber in der Quantenphysik muss etwas nachgeben: Die Tiefe der Gatteroperationen pro Quantenschaltkreis ist im Vergleich zum Gemini verringert und bietet nur 40 Gatteroperationen für ein einzelnes Qubit und bis zu 8 Gatteroperationen für zwei oder drei Qubits. Dies scheint ein notwendiges Übel zu sein, das sich aus dem zusätzlichen Qubit und den erhöhten Kohärenzzeiten ergibt. Bei den erkennbar schlechten Skalierungseigenschaften der NMR musste das zusätzliche Rauschen kompensiert werden. Der Kohärenz des Systems ist es wahrscheinlich auch nicht zuträglich, dass Triangulum eine Leistungsaufnahme von 330 W hat.

Die Zukunft der Quantenphysik – oder eher nicht?

SpinQs Computer werden nicht die Zukunft der Quantenphysik sein. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass die Technologie, auf der sie basieren, zu den “siegreichen” Entwürfen gehört, die die Tür zum Post-NISQ-Quantencomputing (Noisy Intermediate-Scale Quantum) öffnen. Vor diesem Hintergrund ist es interessant, dass sich das Unternehmen dazu entschlossen hat, diese Systeme zu entwickeln, herzustellen und anzubieten, insbesondere wenn man bedenkt, dass mehrere Unternehmen (wie IBM, Nvidia, AWS und SpinQ selbst) bereits Cloud-basierte Quantencomputer-Simulatoren anbieten.

Diese ermöglichen es den Usern, zwischen verschiedenen Qubit-Typen zu wählen, und bieten darüber hinaus weitaus mehr Möglichkeiten für Quantencomputer. Alles in allem ist es unwahrscheinlich, dass dieses Angebot die Welt des Quantencomputers in Brand setzen wird. Aber es ist ein weiterer Schritt auf dem Weg zur tatsächlichen Kommerzialisierung von Quantensystemen – einer, der dazu beitragen könnte, das Interesse an diesem ach so reizvollen Zweig der Datenverarbeitung zu steigern.

Bildnachweis: twitter.com/SpinQ_Lab