Quantenrechner gegen Differentialgleichungen: IBM-Video zeigt Chancen und Grenzen

IBM hat am 13. Oktober eine neue Folge seiner Podcast- und Videoreihe „The Coherence Times“ veröffentlicht, die auch auf dem YouTube-Kanal von IBM Research zu sehen ist. Moderator Ryan Mandelbaum spricht darin mit Hari Krovi, leitendem Forscher und Manager bei IBM, und Di Fang, Assistenzprofessorin für Mathematik an der Duke University, über Quantenalgorithmen für Differentialgleichungen. Solche Gleichungen beschreiben, wie sich Systeme mit der Zeit verändern – von elektrischen Schaltungen über Strömungen bis zur Plasmaphysik – und verlangen oft enorme Rechenleistung.

In einem Interview im IBM-Research-Blog erläuterte Krovi, dass bei der Simulation von RLC-Schaltungen die Laufzeit des Quantenansatzes nur logarithmisch mit der Zahl der Bauteile wächst, während klassische Simulationen typischerweise linear skalieren; bislang gilt das allerdings nur für lineare Bauteile. Die Navier-Stokes-Gleichungen für Strömungen lassen sich nach seinen Angaben nur in milden, laminaren Bereichen mit Quantenrechnern lösen – stark turbulente Strömungen bleiben vorerst außer Reichweite.

Als größte Hürden nennt Krovi das Laden der Daten in den Quantenrechner und das Auslesen klassischer Ergebnisse. In der Folge geht es auch darum, welche Probleme echte Quantenhardware noch bereitet und was nötig ist, damit Quantencomputer in Wissenschaft und Technik tatsächlich etwas bewirken.