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”ParityOS”: Betriebssystem für Quantencomputer

05.07.2021 | 13:10 Uhr | Thomas Hartmann

Aus Innsbruck soll ein speziell entwickeltes Betriebssystem für Quantencomputer kommen, die prinzipiell nicht nur zwei Zustände (O und 1) kennen, sondern durch ”Überlagerung” viele Zustände gleichzeitig.

Mit Quantencomputern, die immer schneller und praktischer für die Berechnung diverser Aufgaben werden, betritt man die fantastische Welt der Quantenphysik, wo das sogenannte Superpositionsprinzip herrscht – eine ”Überlagerung gleicher physikalischer Größen, die sich dabei nicht gegenseitig behindern“, wie etwa Wellen. Schön gemacht ist zu diesem Thema auch dieses kurze Video der Universität Wien auf Youtube mit Anspielung auf Schrödingers berühmte Katze.

Quantencomputer agieren mit sogenannten Qubits, die im Gegensatz zu den bekannten traditionellen Computer-Bits 0 oder 1 mehrere Zustände gleichzeitig annehmen und dadurch Berechnungen sehr viel schneller erledigen können. Der konkrete Zustand eines Qubits wird wie in der Quantenphysik üblich erst durch die Messung festgelegt. Es heißt, dass Quantencomputer bei Spezialaufgaben bis zu 100 Millionen Mal schneller als Supercomputer sein können .

”LHZ-Architektur” und ”ParityQC” für Quantencomputer

Wie aber gewissermaßen einen solchen Quantencomputer bedienen? Dazu will ein Start-up aus Innsbruck namens ParityQC (ein Spin-off der Universität Innsbruck und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW)) das Betriebssystem ”ParityOS” entwickeln, wie das österreichische Portal Futurezone berichtet .

Das 2020 vom Physiker Wolfgang Lechner und der Wirtschaftswissenschaftlerin Magdalena Hauser gegründete Unternehmen will, basierend auf einer mit den theoretischen Physikern Philipp Hauke und Peter Zoller 2015 zum Patent angemeldeten Entwicklung, mittels der sogenannten LHZ-Architektur für Quantencomputer die Komplexität der Wechselwirkungen zwischen den Qubits reduzieren und sie so skalierbar machen, heißt es dazu. Auf diese Art könne die Anzahl der Qubits, die für die Berechnungen zum Einsatz kommen können, und damit auch die Leistungsfähigkeit der Quantencomputer erhöht werden.

Lechner und Hausers Unternehmen hat demnach den Bauplan für einen Quantencomputer in den vergangenen Jahren weiterentwickelt und dazu mit ”ParityOS” ein Betriebssystem entworfen, das sich einfach anwenden lassen soll – ohne indes mit herkömmlichen Betriebssystemen wie für PC oder Mobilgeräte vergleichbar zu sein.

Quantencomputer als Hochleistungsrechner

"Quantencomputer werden Hochleistungsrechner sein, die in Rechenzentren stehen und sehr spezialisierte Aufgaben ausführen", sagt Lechner dazu. ”ParityOS” werde auch nicht direkt am Computer funktionieren, sondern in der Cloud laufen, um das Arbeiten mit weltweit verstreuten Quantenrechnern zu ermöglichen. Denkbare Einsatzgebiete sind etwa Routenplanungen für Logistikkonzerne, Medikamentenentwicklung und die Optimierung von Produktionslinien oder Finanzprodukten. Selbst wenn man solche Probleme nur um ein paar Prozent schneller lösen könne, habe man dadurch schon einen riesigen Marktvorteil, verspricht sich Lechner davon. Interessant sind auch Anwendungsgebiete für Flughäfen, wo schnell berechnet werden könne, welche Flugzeuge am nächsten Tag von welcher Startbahn aus wohin fliegen, wo sie abgestellt und wie Flugpassagiere zu den Fliegern geleitet werden.

Einen ersten wichtigen Kunden hat man bereits im japanischen Elektronikkonzern NEC gefunden, der die ParityQC-Lösung auf seiner neu entwickelten Hardware-Plattform für Quantencomputer zum Einsatz bringen will, heißt es bei Futurezone weiter.

Ob es auch mal einen universellen Quantencomputer geben werde, der nicht nur für spezielle Rechenoperationen einsetzbar ist, hängt für Lechner auch von marktwirtschaftlichen Überlegungen ab – ob ein solcher überhaupt gebraucht werde. "Microsoft Word läuft schon sehr gut, da brauch ich keinen Quantencomputer dazu", wird der Physiker zitiert.

Doch kann man sich unserer Meinung nach vorstellen, dass solche spezialisierten Quantencomputer nur der Anfang für eine sehr viel breitere Entwicklung in den nächsten Jahrzehnten sind.

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