Forschung
Bild: Atos
Die Atos Quantum Learning Machine simuliert einen Quanten-Computer.
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Quantum Learning Machine

Atos simuliert Quantencomputer

Die "Atos Quantum Learning Machine" kann bis zu 40 Quantenbit (Qubit) simulieren. Laut dem IT-Dienstleister Atos ist es das erste kommerziell verfügbare System dieser Art.

Es ist zwar kein Quantencomputer, aber immerhin ein Schritt auf dem Weg dorthin: Der Simulator namens "Atos Quantum Learning Machine" (Atos QLM) wird durch einen ultrakompakten Supercomputer und eine universelle Programmiersprache unterstützt. Er ist in fünf Leistungskonfigurationen verfügbar (30 bis 40 Qubit) und soll es Forschern, Studenten und Ingenieuren ermöglichen, Quantenanwendungen und -algorithmen zu entwickeln und zu testen. Die Maschine wurde im "Atos Quantum Labor" entwickelt, einem europäischen Branchenprogramm für Quanteninformatik. Das Labor startete im November 2016 und hat bereits mehrere Innovationen gefördert, aus denen auch schon einige Patentanmeldungen hervorgingen.

Überwindung physischer Computing-Grenzen

Quantencomputer bieten Rechenfunktionen wie die quasi sofortige Faktorisierung von Primzahlen (Shor-Algorithmus). So könnten die meisten der heute eingesetzten asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmen (etwa RSA), die die Grundlage von Internetsicherheits- und Bankanwendungen darstellen, unsicher werden. Aus diesem Grund arbeitet Atos an der Implementierung von "quantensicheren" Sicherheitsalgorithmen mit einer Komplexität, die Daten vor unrechtmäßiger Entschlüsselung – auch durch Quantencomputer – schützt. Besonders bei datenintensiven Verfahren soll der Quantencomputer, der auf den Prinzipien der Quantenmechanik basiert, die physischen Beschränkungen der heutigen Computerberechnungen überwinden und neue Möglichkeiten eröffnen. Das Mooresche Gesetz, welches die Grundlage des strukturierten Computings in den vergangenen 50 Jahren darstellte und die Mikroprozessorentwicklung bestimmt, könnte also bald obsolet sein. 

Thierry Breton, Chairman und CEO von Atos, sagt: "Mit dem weltweit leistungsfähigsten kommerziellen Quantensimulator werden wir eine Führungsposition in Europa einnehmen. Zudem ist diese Innovation wahrscheinlich die nächste disruptive Technologie und wir werden unsere Kunden von Beginn an dabei begleiten. Die Quantenphysik wird zu tiefgreifenden Veränderungen führen – besonders in der Cybersicherheit, einer der wichtigsten strategischen Prioritäten der heutigen Geschäftswelt. Wir setzen uns bereits mit diesen Veränderungen auseinander. Unsere Teams im Atos Quantum Labor haben bemerkenswerte Fortschritte erzielt, die von einem international renommierten Wissenschaftsrat bestätigt wurden. Forscher und Ingenieure weltweit erhalten eine Simulationsumgebung, mit der sie Quantenalgorithmen entwickeln und Innovationen vorantreiben können."

Einfache, schlüsselfertige Lösung 

Die Atos Quantum Learning Machine wird durch einen neuen ultra-kompakten Supercomputer und die universelle Programmiersprache aQasm (Atos Quantum Assembly Language) unterstützt. Die im Atos Quantum Labor entwickelte Programmiersprache zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

  • 100 Prozent Quanten: aQasm läuft bereits auf Quantensimulatoren sowie Quantenbeschleunigern oder physischen Quantencomputern, sobald diese entwickelt werden.
  • Konfigurierbar: aQasm bietet die Möglichkeit, Quanten-Gatter (analog zu den Booleschen Gattern der klassischen Informatik) zu programmieren und diese mit anderen vorhandenen Quanten-Gattern zu kombinieren, um komplexere Erweiterungen zu entwickeln.
  • Standardisiert: aQasm ist die gemeinsame Sprache für alle künftigen Entwicklungen von Atos im Bereich Quanteninformatik. Sie gewährleistet die Interoperabilität im Zeitverlauf und eine reibungslose Umstellung auf die Quantentechnik.

Dank dieser universellen Konfiguration sollen sich mit aQasm Konnektoren entwickeln lassen, die Programme aus anderen Quantensimulatoren enthalten. Darüber hinaus haben die Atos Quantum Teams einen neuen ultrakompakten Supercomputer entwickelt, auf dem die universelle Quantensprache ausgeführt wird. Diese Maschine ist nicht größer als ein herkömmlicher Enterprise-Server und kann vor Ort problemlos auf allen Client-Typen installiert werden.

Dieser bietet folgende Funktionen:

  • Verarbeitung von Qubits im Speicher und damit eine höhere Geschwindigkeit.
  • Eine Firmware (Micro-Software, integriert in Hardware), welche den Datenaustausch optimiert, der in aQasm entwickelten Quantenmodellen definiert wird.
  • Spezifische Hardwarekomponenten zur Beschleunigung bestimmter Quantenberechnungen, die später durch Quantenbeschleuniger ersetzt werden können.

Renommierter Wissenschaftsrat bestätigt Ergebnisse

Atos Quantum arbeitet mit einem weltweit renommierten Wissenschaftsrat zusammen, der den wissenschaftlichen Wert der Arbeit von Atos bestätigt hat. Earl Joseph, CEO von Hyperion Research (früher IDC Research), kommentiert: "Neue Technologien wie Quanten-Computing sind äußerst spannend. Wir haben aber noch einen langen Weg vor uns, bis Anwender Quantencomputer programmieren und nutzen können. Atos stellt Universitäten, Forschungsinstituten und Unternehmen weltweit den Zugang zu QLM bereit. So können Organisationen mit der Quanteninformatik experimentieren und sich auf diese potenzielle Computing-Revolution vorbereiten. Mit dem neuen Quantensimulator beschleunigt Atos das Verständnis von Quanten-Computing."

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