"Seit den 80er-Jahren reden die Physiker darüber, einen Computer auf Basis der Quantenmechanik zu bauen, der bestimmte Rechenprobleme extrem schnell bewältigen kann. Seitdem sind Milliarden von Dollar in die Forschung geflossen. Und es laufen riesige Forschungsprogramme, die weitere Milliarden investieren."

Man könnte ihn als Mr. Quanten-Google bezeichnen: Beim kalifornischen Internet-Giganten leitet John Martinis jene Abteilung, die einen funktionierenden Quantencomputer bauen will. In den letzten Jahren gelangen seinem Team zwar beachtliche Fortschritte, ebenso wie anderen Forschungsgruppen auf der Welt. Eines aber fehlte bislang – der Nachweis, dass ein Quantencomputer allen herkömmlichen Rechnern zumindest für ein bestimmtes Problem tatsächlich überlegen ist.

"Wir dachten uns, dass wir so schnell wie möglich prüfen sollten, ob ein Quantencomputer wirklich so eine enorme Rechenpower besitzt. Genau darum ging es in unserem Experiment zur Quantenüberlegenheit."

Um diese Quantenüberlegenheit nachzuweisen, baute das Team einen Spezialchip mit 53 funktionierenden supraleitenden Recheneinheiten, den Qubits. Nach viel Bastelei war der Prototyp tatsächlich in der Lage, eine ziemlich spezielle Aufgabe zu lösen: In einer Zeit von 3 Minuten und 20 Sekunden spuckte er eine Zahl aus, die durch und durch zufällig war. Das Entscheidende: Jeder Superrechner würde dafür rund 10.000 Jahre brauchen, schätzt Martinis. Damit sei die Quantenüberlegenheit erstmals demonstriert.

"Das freut uns wirklich, denn nun haben wir eine große Zukunft vor uns. Wir Physiker hatten zwar schon gedacht, dass das funktioniert. Aber schließlich arbeiten wir für eine Computerfirma, und die wollten einen Beweis. Und mit dieser Demonstration denke ich, dass Google und das Silicon Valley sehen, dass diese neue Technologie doch weiter fortgeschritten ist als sie dachten."

Doch nicht alle Fachleute sind überzeugt. So heißt es bei IBM, das Problem sei mit einem Supercomputer auch in zweieinhalb Tagen lösbar statt in 10.000 Jahren. In diesem Fall wäre die Quantenüberlegenheit zwar immer noch da, aber nicht mehr so eindrucksvoll wie von Google behauptet. Eines aber ist das Ergebnis definitiv nicht – der endgültige Durchbruch für den Quantencomputer. Denn der Algorithmus, den das Unternehmen jetzt erfolgreich getestet hat, taugt nur sehr bedingt für praktische Anwendungen. Für praxistauglichere Algorithmen bräuchte es zum einen mehr Qubits als nur 53. Und es bräuchte eine ausgefeilte Fehlerkorrektur für diese Qubits. Die nämlich sind überaus fehleranfällig.

"Zuerst müssen wir den Chip verbessern und weniger fehleranfällig machen. Danach wollen wir größere Chips bauen. In ein paar Jahren haben wir vor, einen Chip mit etwa tausend Qubits zu realisieren, und zwar mit einer funktionierenden Fehlerkorrektur. Das wäre natürlich ein weiterer großer Meilenstein."

Der ersten Anwendungen dürften wissenschaftlicher Natur sein, glaubt Martinis, etwa Quantensimulationen von chemischen Reaktionen. Und wann könnte die vermeintliche Killer-Application des Quantencomputers kommen – die Fähigkeit, digitale Sicherheitscodes zu knacken, die heute als unknackbar gelten?

"Dafür bräuchte man sagen wir 100 Millionen Qubits. Denken sie daran – im Moment haben wir gerade mal 53! Bis wir soweit sind, wird es also noch eine ganze Weile dauern."

Geheimdienste wie die NSA werden sich also noch gedulden müssen, bevor sich ein alter Agenten-Traum erfüllt: eine Maschine, die die heute gängigen Verschlüsselungen im Handumdrehen knackt.