Ein chinesisches Startup hat Pläne enthüllt, einen Quanten-Desktop-Computer für unter 5.000 US-Dollar zu verkaufen. Das neue Handheld-Gerät ist Teil der SpinQ-Reihe für Schulen und Hochschulen. Es wird von Shenzhen SpinQ Technology mit Sitz in Shenzhen, China, hergestellt.
Dies ist nicht der erste Quantencomputer des Unternehmens. Das Unternehmen begann im vergangenen Jahr mit dem Verkauf eines Desktop-Quantencomputers für etwa 50.000 US-Dollar. Neben dem recht hohen Preis benötigte der Rechner auch einen Wechsel der Büromöbel, da der darunter liegende Tisch bei einem Gewicht von 55 kg sehr stark sein musste.
Die neue Linie wird jedoch einfacher, tragbarer und billiger sein. „Diese vereinfachte Version wird voraussichtlich im vierten Quartal 2021 veröffentlicht, damit sie für die meisten Schulen auf der ganzen Welt zugänglicher wird“, sagen die Entwickler des Geräts. Der Preis des Geräts steht im krassen Gegensatz zu kommerziellen Quantencomputern, die etwa 10 Millionen US-Dollar kosten und über 50 Qubits verarbeiten können.
SpinQ ist kein sehr leistungsfähiger Computer für Quantenstandards, er kann nur 2 Qubits verarbeiten und basiert auf einer völlig anderen Technologie namens Kernspinresonanz. Es funktioniert, indem es speziell ausgewählte Moleküle in einem starken Magnetfeld einfängt und sie dann Hochfrequenzimpulsen aussetzt, um die Spins der enthaltenen Atome zu kontrollieren.
Nach jedem Satz von Funkimpulsen senden die Atome ihre eigenen Hochfrequenzsignale aus, die ihren neuen Zustand anzeigen. Auf diese Weise können Sie den Spin von Atomen umdrehen – was einer Änderung von 0 zu 1 entspricht – und die Spins benachbarter Atome wechselwirken lassen, was mathematische Operationen nachahmen kann.
Die SpinQ zugrunde liegende Verbindung ist Dimethylphosphit, ein tetraedrisches Molekül, das aus einer Phosphor-, einer Wasserstoff-, Sauerstoff- und zwei CH3O-Gruppen besteht. Bei Raumtemperatur nimmt es die Form einer farblosen Flüssigkeit an. Dimethylphosphit ist eine ideale Wahl, da die Phosphor- und Wasserstoffatome gebunden und nahe genug sind, um zu interagieren und unabhängig manipuliert werden können.
Damit die Funksignale von Wasserstoff- und Phosphoratomen stark genug sind, um aufgenommen zu werden, müssen viele Moleküle verwendet werden. Dazu werden einige Tropfen Flüssigkeit benötigt, die sich in einer kleinen Blase im Zentrum eines starken Magnetfeldes befinden. Die Technik ist gut verstanden und wird seit langem verwendet, um medizinische Bilder des Körpers zu erstellen. Und die ersten Quantencomputer, die in den 1990er Jahren gebaut wurden, verfolgten genau den gleichen Ansatz.
Damals war dieser Ansatz teuer, da Magnetfelder, die stark genug waren, um diese Aufgabe zu erfüllen, nur von starken supraleitenden Magneten erzeugt werden konnten. Sie mussten auf die Temperatur von flüssigem Helium heruntergekühlt werden, eine schwierige Aufgabe, die teure und sperrige Geräte erforderte. Stattdessen verwendet das SpinQ-Team Permanentmagnete – sie können Felder erzeugen, die zehntausendmal stärker sind als die der Erde.
Für Quantencomputer muss auch das Magnetfeld regelmäßig sein. Daher verwendet das Team eine Technik namens Shimming, die ein anderes Magnetfeld erzeugt, das jede Störung in einem stärkeren Feld neutralisieren kann. Das Ergebnis ist ein sehr starkes, regelmäßiges Magnetfeld. Das ist alles. Alles, was übrig bleibt, ist, das Gerät mit einem Softwarepaket, das es steuern kann, an einen normalen Computer anzuschließen.
Obwohl das SpinQ-Gerät nur 2 Qubits verarbeitet, ist es in der Lage, eine Reihe typischer Quantenberechnungen durchzuführen. SpinQ kann beispielsweise eine Version des Grover-Algorithmus implementieren, die die Datenbank schneller durchsuchen kann als der klassische Algorithmus.
Mit nur 2 Qubits wird keiner dieser Algorithmen leistungsfähiger sein als das, was auf einem herkömmlichen Computer möglich ist. Tatsächlich kamen sie nicht nahe. Aber das Ziel der Technologie ist es, Quantencomputing zu demonstrieren und es den Schülern zu ermöglichen, es selbst auszuprobieren.
Das SpinQ-Team berichtet, dass es sein früheres Design namens SpinQ Gemini an Institutionen in Kanada, Taiwan und China geliefert hat. Mit 50.000 Dollar pro Stück dürften die Käufer aber gut versorgt sein. Aus diesem Grund bringt das Unternehmen noch in diesem Jahr eine günstigere Version auf derselben Plattform auf den Markt. Aber das Unternehmen arbeitet auch an einem leistungsstärkeren Gerät, das 4 Qubits verarbeiten kann.
Im Moment erreichen diese Geräte nicht die Leistung von Quantencomputern, mit denen Google, IBM, Microsoft und andere arbeiten. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass SpinQ-Gerätehersteller mit diesen Giganten konkurrieren werden. Ihr Ziel ist Bildung.
„Wir glauben, dass kostengünstige, tragbare Quantencomputer die praktische Lernerfahrung des Quantencomputings auf allen Ebenen erleichtern werden“, sagen die Hersteller.
