Quantencomputer sind geniale Energiesparer

PC, Telefon, Tablet und SmartTV haben eines gemeinsam: Sie verbrauchen viel Energie. Jedes Mal, wenn Sie mit diesen Geräten auf das Internet zugreifen, senden Sie Datenanfragen an Hunderttausende Server auf der ganzen Welt. Diese Rechenzentren gehören zu den energieintensivsten Systemen der Welt – sie machen etwa 10% der weltweiten Stromerzeugung aus.

Trotzdem werden Jahr für Jahr immer leistungsfähigere Geräte produziert. Ein Beispiel: Der größte Energieschlucker steht in China. Der Tianhe-2 in Guangzhou verbraucht etwa 18 Megawatt. Er soll von der Exascale Tianhe-3 abgelöst werden. Natürlich mit noch höherem Energieverbrauch. Damit sind diese Supercomputer nicht weit entfernt von der Leistung eines gewöhnlichen Staudammes in den USA – sie beträgt 36 Megawatt.

Hier nun kommen die Quantencomputer ins Spiel. Sie verbrauchen erheblich weniger Energie, senken somit die Kosten und verringern die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Wie ist das möglich?

Der Quantenexperte Vern Bromwell erkllärt dies auf „“Quartz“ so: „Im Gegensatz zu klassischen Computern, die binäre Bits verwenden, um Informationen als 1 oder 0 zu kodieren, arbeiten Quantencomputer mit Qubits. Dank der „Merkwürdigkeit“ der quantenmechanischen Eigenschaften können Qubits gleichzeitig 1en und 0en darstellen. Dadurch können Quantencomputer optimale Lösungen finden, die klassische Systeme nicht bieten können, und das bei geringerem Energieverbrauch.

Hier ist der Grund dafür: Damit ein Quantenprozessor quantenmechanische Effekte aufweist, müssen Sie ihn von seiner Umgebung isolieren. Dies geschieht durch Abschirmung gegen Außengeräusche und Betrieb bei extrem niedrigen Temperaturen. Die meisten Quantenprozessoren verwenden zum Betrieb kryogene Kühlschränke und können etwa 15 Millikelvin erreichen – das ist kälter als der interstellare Raum. Bei dieser niedrigen Temperatur ist der Prozessor supraleitend, was bedeutet, dass er Strom nahezu ohne Widerstand leiten kann. Infolgedessen verbraucht dieser Prozessor fast keinen Strom und erzeugt so gut wie keine Wärme. Daher ist die Leistungsaufnahme eines Quantencomputers – oder die Menge an Energie, die er verbraucht – nur ein Bruchteil eines klassischen Computers“.

Das hat sicher seinen Preis? Der Schein trügt: Die meisten modernen klassischen Supercomputer verbrauchen durchschnittlich zwischen 1 und 10 Megawatt. Das entspricht in etwa dem Verbrauch von rund 10.000 Haushalten. Weil man für ein Megawatt in den USA jährlich rund 1 Million US-Dollar zahlen muss, entstehen Kosten von rund 1 Millionen Dollar. Ein Quantencomputer, der 25 Kilowatt Strom verbraucht, kostet hingegen nur etwa 16.000 US-Dollar pro Einheit und Jahr.

Auf dem Foto (s. oben) sehen Sie den  IBM Q System One. Es ist der erste kommerziell nutzbare Quantencomputer der Welt. Er wurde Anfang Januar auf der CES in Las Vegas präsentiert. Das sehr ästhetisch designte Wundergerät hat beste Chancen auf große Erfolge in der IT-Branche denn seine Leistung beträgt 20 Qbits.