2025 ist das international Quantum Jahr. In Anerkennung der Bedeutung der Quantenwissenschaft und der Notwendigkeit eines breiteren Bewusstseins für deren vergangene und künftige Auswirkungen haben sich Dutzende nationaler wissenschaftlicher Gesellschaften zusammengefunden, um das 100-jährige Bestehen der Quantenmechanik mit einem von den Vereinten Nationen ausgerufenen internationalen Jahr zu unterstützen.
Am 7. Juni 2024 riefen die Vereinten Nationen das Jahr 2025 zum Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie (IYQ) aus. Laut der Proklamation wird diese einjährige, weltweite Initiative “durch Aktivitäten auf allen Ebenen verfolgt, die darauf abzielen, das öffentliche Bewusstsein für die Bedeutung der Quantenwissenschaft und ihrer Anwendungen zu stärken”.
Jeder kann sich an der IYQ beteiligen, indem er anderen hilft, mehr über Quanten zu erfahren, indem er an einer IYQ-Veranstaltung teilnimmt oder eine solche organisiert oder indem er sich einfach die Zeit nimmt, mehr über Quantenwissenschaft und -technologie zu erfahren.
In der Schweiz haben QuantumBasel und uptownBasel den ersten physischen und kommerziellen Quantencomputer der Schweiz eingeweiht. Es ist der erste von IonQ ausserhalb der USA.
Worum geht es?
In diesem 4 Minuten Video gibt das Fraunhofer-Institut eine gute Erklärung.
Nutzungsmöglichkeiten
Folgende Themenfelder werden heute schon erschlossen:
- Simulation von Molekülen und Materialien
- Berechnung von quantenmechanischen Systemen und Phänomenen
- Verschlüsselung und Entschlüsselung von Daten mit quantenmechanischen Algorithmen
Diese Themen sind vor allem für die Chemische Industrie von Interesse. Ich persönlich befürchte ja, dass der primäre Einsatzzweck, die Refraktionierung von grossen Primzahlen sein wird. Damit wird es möglich sein, Verschlüsselungen basierend auf den heutigen asymmetrischen Verfahren zu entschlüsseln.
Das Wettrennen läuft unter dem Titel: Q-Day. Im verlinkten Beitrag sieht man, dass RSA-2048 lange Schlüssel im Zeitraum von 2030 bis 2035 als nicht mehr sicher gelten. Um dies zu schaffen, benötigt man ca. 14 Millionen Qubits. Der grösste bekannte Rechner im Jahr 2024 hatte 1000 Qubits zur Verfügung. Drei Jahre früher, 2021 lag der Wert noch bei 127 Qubits. Man nimmt an, dass sich die Zahl der Qubits jedes Jahr verdoppelt.
Bedeutung
Darum werden in diesem Jahr RSA-Schlüssel mit einer Länge von 2048 als nicht mehr Sicher angesehen. Die erste Antwort ist eine Vergrösserung der Schlüssel auf 3072 oder 4096. Ein nächster Schritt wird dann wohl die Quantenkryptografie sein. Sie beruht auf den Prinzipien der Quantenmechanik. Dies bringt unter anderem zwei Vorteile, die heute Verfahren nicht haben:
- Ein Quantensystem kann nicht gemessen werden, ohne verändert zu werden: Nach den Gesetzen der Quantenphysik hat der grundlegende Vorgang des Messens oder gar Beobachtens eines Quantensystems immer einen messbaren Effekt auf dieses System.
- Partikel können teilweise, aber nicht vollständig geklont werden: Während die Eigenschaften einiger Partikel geklont werden können, wird angenommen, dass ein hundertprozentiger Klon unmöglich ist.
Zusammenfassung
Es kann aber auch sein, dass wir einen Quanten-Winter erleben, weil durch konsequentes Overselling und Underperforming etwas passiert, wie es der KI in ihrem KI-Winter schon einmal passiert ist. Damit hätten wir das Thema dann um ca. 15 bis 20 Jahre nach hinten geschoben. Bis dahin scheint es mir angebracht, sich mit dem Thema zu befassen und frühzeitig die notwendigen Schlüsse zu ziehen.
Und wer sich jetzt noch schlauer machen will: IBM Quantum Composer