Steht die Welt kurz vor einer neuen digitalen Revolution?

Wissenschaftler sprechen über das Potenzial von Quantencomputern, den möglichen Rechnern der Zukunft.

Auf dem Programm des 5. Heidelberg Laureate Forum (HLF) steht am Donnerstag, 28. September, eine facettenreiche Diskussion über das Thema „Quantencomputer“. Glaubt man den Schlagzeilen der populären Medien, kommt die Entwicklung der Quantencomputer einer digitalen Revolution gleich. Prototypen solcher Quantencomputer, die spezielle Aufgaben schneller lösen können als herkömmliche Computer, existieren bereits: Unternehmen wie IBM und Google haben Rechner entwickelt, die mit nur wenigen Quantenbits arbeiten, während die kanadische Firma D-Wave den ersten kommerziellen Quantencomputer der Welt gebaut haben will.

Diesem Thema widmet sich das Hot Topic des 5. Heidelberg Laureate Forum (24.-29.09.2017), mit Vorträgen führender Experten und einer Abschlussdiskussion. Das Hot Topic findet am 28. September von 11:30 bis 16:00 Uhr in der Neuen Universität Heidelberg statt. Mitdiskutieren werden dabei viele Preisträger der höchsten wissenschaftlichen Auszeichnungen der Informatik und der Mathematik: 27 Laureaten – Träger des Abelpreises, des ACM A.M. Turing Award, des ACM Prize in Computing, der Fields-Medaille und des Nevanlinna-Preises – haben ihr Kommen zum 5. HLF zugesichert und mit diesen „Quasi-Nobelpreisträgern“ auch 200 Nachwuchsforscher aus über 50 Nationen.

Welche Erwartungen an den Einsatz der Quantencomputer sind realistisch? Quantencomputer versprechen eine gegenüber konventionellen Rechnern so viel höhere Leistung, dass sie die Datenverarbeitung, wie wir sie bisher kennen, radikal verändern könnten. Doch das Erstellen von zuverlässigen Quantenbits ist beim derzeitigen Stand der Technik immer noch eine Herausforderung.

Ebenso schwierig, wenn auch weniger publiziert, ist es, Algorithmen zu entwickeln, die nützliche Quantenrechnungsaufgaben durchführen können. Das Skalieren von Quantencomputern von wenigen Quantenbits zu Bits der Größe von mehreren Zehnern oder Hunderten, die die Voraussetzung schaffen, dass Quantencomputer den heutigen Computern überlegen sein können, ist nicht zuletzt im Hinblick auf die Fehlerquote von großer Bedeutung.

Und es bestehen noch weitere theoretische Herausforderungen; so ist noch nicht erwiesen, welche Architektur, sprich welches Konzept zur skalierbaren Anordnung einer sehr großen Zahl von Quantenbits, die beste für das Quantum Computing sein wird. Es existieren auch immer noch Unstimmigkeiten darüber, was einen Quantencomputer schneller macht – ein Problem, das auf ungelösten Fragen zu Grundlagen der Quantentheorie basiert.

Das Hot Topic wird führende Forscher auf diesem Gebiet zusammenbringen: Neben Vertretern der theoretischen Forschung, die sich mit den Grundlagen des Quantum Computing und der Entwicklung von Algorithmen beschäftigen, diskutieren auch Experimentalphysiker und Ingenieure, die an der praktischen Umsetzung dieser Theorien arbeiten, die zentralen Fragen: Was sind realistische Erwartungen für den Einsatz von Quantum Computing in der nahen Zukunft? Welche großen Hindernisse stehen noch immer im Weg? Und wo eröffnen sich Chancen für Nachwuchsforscher, die einen Einstieg in dieses spannende neue Forschungsfeld suchen?

Koordiniert und moderiert wird das diesjährige Hot Topic vom Wissenschaftsjournalisten und Autor Philip Ball. Der promovierte Physiker hat viele Jahre als Redakteur für die Zeitschrift Nature gearbeitet. In seiner neuesten Publikation, die 2018 erscheinen wird, untersucht Ball den aktuellen Forschungsstand auf dem Feld der Quantenmechanik.

Die Experten:

Scott Aaronson ist David J. Bruton Centennial Professor für Informatik an der University of Texas in Austin, USA. Zu seinen Forschungsinteressen gehören Quantum Computing und theoretische Informatik. Er ist Autor des einflussreichen Blogs „Shtetl-Optimized“. Aaronson wird einen Überblick über die Grundlagen und Herausforderungen der Berechnung mit Quantenregeln geben.

Jay Gambetta, Leiter der Theory of Quantum Computing and Information Section am IBM Thomas J. Watson Research Center, Yorktown Heights, New York, USA, wird über die Algorithmen der Quantencomputer sprechen.

Seth Lloyd ist Nam Pyo Suh Professor am Institut für Maschinenbau am Massachusetts Institute of Technoloy in Cambridge, Massachusetts, USA. Der selbsternannte „Quantenmechaniker“ wird eine Brücke zwischen Theorie und Praxis der Quantenberechnung schlagen.

John Martinis ist Physikprofessor an der University of California in Santa Barbara, USA, und Forscher am Google Quantum AI Laboratory. Dort leitet er das Quanten Hardware Team, das sich zum Ziel gesetzt hat, einen Quantencomputer zu bauen. John Martinis spricht über Ansätze der Entwicklung von Quantencomputern bei Google.

Christopher Monroe ist Universitätsprofessor und Zorn Professor für Physik an der Universität Maryland, USA, und Mitbegründer und Leitender Wissenschaftler bei IonQ, Inc. Er ist einer der führenden Forscher im Bereich der Nutzung einzelner Atome zur Realisierung von Quantencomputern und Quantensimulatoren. Darüber hinaus leistete er Pionierarbeit im Bereich modulare Architekturen zur Vergrößerung atomarer Quantencomputer durch die Nutzung photonischer Netzwerke. Er spricht über die Verwendung von Quantenoptiken zur Durchführung von Quantum Computing und Informationswissenschaft.
Das Hot Topic endet mit einer Podiumsdiskussion.

Journalisten sind ausdrücklich zum Hot Topic des HLF eingeladen. Die Hot-Topic-Session findet in englischer Sprache statt.

Nähere Informationen über das HLF finden Sie unter: www.heidelberg-laureate-forum.org

Hintergrund
Die Stiftung Heidelberg Laureate Forum Foundation (HLFF) veranstaltet jährlich das Heidelberg Laureate Forum (HLF), eine Netzwerkveranstaltung für Mathematiker und Informatiker aus aller Welt. Das HLF findet vom 24. bis 29. September 2017 zum fünften Mal statt. Getragen wird die HLFF von der Klaus Tschira Stiftung (KTS), die Naturwissenschaften, Mathematik und Informatik fördert. Wissenschaftliche Partner sind das Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) und die Universität Heidelberg. Die Organisation erfolgt durch die HLFF in Zusammenarbeit mit der KTS sowie mit der Association for Computing Machinery (ACM), der International Mathematical Union (IMU) und der Norwegian Academy of Science and Letters (DNVA).

An die Redaktionen
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