Quantum computers, despite their revolutionary potential, cannot function effectively without the support of conventional, classical computing systems. Recent findings from the AQC25 conference in Boston reveal that classical computers are essential not only for controlling and interpreting quantum calculations but also for advancing the very development of quantum hardware. Diese Abhängigkeit verdeutlicht eine entscheidende Realität: Die Zukunft des Quantencomputings ist untrennbar mit kontinuierlichen Fortschritten im traditionellen Computing verbunden.
Die Zerbrechlichkeit von Qubits und das Bedürfnis nach Kontrolle
Quantencomputer arbeiten mit Qubits – Quantenbits, die in einer Überlagerung von Zuständen vorliegen und exponentiell schnellere Berechnungen für bestimmte Probleme ermöglichen. Allerdings reagieren Qubits äußerst empfindlich auf Umgebungsgeräusche, was sie fehleranfällig macht. Die Aufrechterhaltung der Qubit-Stabilität erfordert eine präzise Kalibrierung, Überwachung und Steuerung, die derzeit alle durch klassische Computertechnologien erreicht werden. Ohne diese klassischen Systeme werden Quantenberechnungen unzuverlässig und ineffizient.
Klassisches Rechnen als Leistungsengpass
Experten von AQC25, darunter der Nvidia-Wissenschaftler Shane Caldwell, betonen, dass ein fehlertoleranter Quantencomputer, der in der Lage ist, reale Probleme zu lösen, eine klassische Recheninfrastruktur im Petamaßstab erfordert – der Größenordnung der leistungsstärksten Supercomputer der Welt. Selbst wenn ein Quantencomputer effizient läuft, muss seine Ausgabe von Quanteneigenschaften in traditionelle Formate dekodiert werden, ein Prozess, der selbst auf klassischen Geräten beruht. Pooya Ronagh von 1Qbit stellte fest, dass die Geschwindigkeit zukünftiger Quantenberechnungen durch die Geschwindigkeit klassischer Controller und Decoder begrenzt sein wird.
Nutzung klassischer Techniken für Quantenverbesserungen
Forscher wenden aktiv klassische Methoden an, um die Quantenleistung zu verbessern. Benjamin Lienhard vom Walther-Meissner-Institut demonstrierte, wie Algorithmen des maschinellen Lernens die Ausleseeffizienz supraleitender Qubits verbessern können. In ähnlicher Weise nutzt Mark Saffman von der University of Wisconsin-Madison klassische neuronale Netze, um die Qubit-Auslesung für Systeme auf Basis kalter Atome zu verfeinern. Diese Integration unterstreicht die Tatsache, dass klassisches Computing nicht nur ein unterstützendes Werkzeug, sondern ein aktiver Treiber des Quantenfortschritts ist.
Die Rolle des klassischen Computing in der Quantenhardwareentwicklung
Blake Johnson von IBM präsentierte fortschrittliche klassische Decoder, die für den geplanten Quanten-Supercomputer bis 2029 entwickelt werden. Das nicht-traditionelle Fehlerkorrekturschema des Unternehmens basiert stark auf effizienter Decodierung. Yonathan Cohen, CEO von Quantum Machines, erklärte, dass eine engere Integration klassischer Computer mit Quantenverarbeitungseinheiten (QPUs) die Grenzen der integrierten Systemleistung verschieben wird. Sogar virtuelle Modelle von Quantencomputern – digitale Zwillinge – werden mithilfe von KI entwickelt, wie Izhar Medalsy bei Quantum Elements demonstriert hat, um das Hardware-Design zu optimieren.
Zusammenarbeit zwischen Quanten- und klassischen Experten
Die Quantum Scaling Alliance unter der gemeinsamen Leitung des Nobelpreisträgers John Martinis verdeutlicht die Notwendigkeit der Zusammenarbeit zwischen Quanten- und klassischen Experten. Die Allianz vereint Qubit-Entwickler, klassische Computerunternehmen wie Hewlett Packard Enterprise und Materialsimulationsspezialisten wie Synopsys.
The message from the AQC25 conference is clear: the advancement of quantum computing depends on a strong foundation in classical computing. Experts who have dedicated their careers to traditional systems are now critical to making quantum technology viable.
