Zum Beispiel hat der Chemie-Riese BASF im Juli 2022 angekündigt, dass er mit Pasqal zusammen an der Wettervorhersage arbeiten will. Die Ergebnisse dieses Projekts sollen dann Klimamodelle verbessern. Pasqal ist eine Firma, die Quantencomputer aus einzelnen Atomen herstellen will. Die britische Firma Universal Quantum schrieb nach dem Amtsantritt von Liz Truss im September 2022, dass Truss einen Quantencomputer bräuchte – unter anderem, weil dieser dabei helfen würde, sowohl das Wetter als auch Klimatrends vorherzusagen. Auch das Software-Start-up BosonQ Psi will Wettervorhersagen mit einem Quantencomputer machen.
Die Realität sieht anders aus. Die Idee eines Quantencomputers ist, dass man anstelle von Bits mit zwei Zuständen sogenannte Quanten-Bits nutzt, auch Q-Bits genannt. Sie können eine Überlagerung von zwei Bits sein – man nutzt also beide Bits gleichzeitig. Die Q-Bits werden dann verschränkt. Verschränkung ist eine Art der Korrelation und eignet sich daher zur programmierbaren Informationsverarbeitung. Weil Q-Bits diese Überlagerungen nutzen, kann man mit ihnen exponentiell mehr Informationen gleichzeitig bearbeiten. Für einige mathematische Probleme bedeutet das eine exponentielle Verringerung der nötigen Rechendauer.
Es ist aber nicht so, dass ein Quantencomputer ein exponentiell großes Speichersystem ist. Tatsächlich verfällt die Information in den derzeit gängigen Q-Bits in Bruchteilen von Sekunden. Man muss also sehr schnell rechnen – und macht das dann wiederholt, um Statistik aufzubauen. Zudem muss man das zu lösende Problem erst mal auf einem Quantencomputer programmieren können, und dann auch noch so, dass es dabei zu einer Verringerung der Rechendauer kommt.
Bisher hat niemand auf einem Quantencomputer irgendetwas Nützliches berechnet. Es gab zwar Demonstrationen, dass Quantencomputer bestimmte Programme schneller ausführen können als konventionelle Computer. Allerdings wurde dabei lediglich eine bestimmte Verteilung von Q-Bit-Endzuständen erzeugt, deren Berechnung mit normalen Bits sehr zeitaufwendig ist. Das bedeutet erst mal nicht viel.
Wie revolutionär sind Löffel?
Jeder Löffel „berechnet“ seine quantenmechanischen Energiebänder – in dem Sinn, dass man sie vom Zustand des Löffels ablesen kann. Konventionelle Computer können das nicht, aber deswegen sind Löffel ja keine revolutionäre Technologie. Quantencomputer sollen sich von Löffeln darin unterscheiden, dass man ihnen interessante Fragestellungen einprogrammieren kann – aber genau das ist bisher nicht geschehen. Die einzige „nützliche“ Rechnung auf einem Quantencomputer ist zurzeit die Primzahl-Faktorisierung von 21.
Wie man Wettervorhersagen mit einem Quantencomputer machen soll, ist derzeit völlig unklar. Dazu muss man die Navier-Stokes-Gleichungen, die die Atmosphäre beschreiben, lösen. Diese Gleichungen sind nichtlinear, können also zu Chaos führen – das ist der berühmte „Schmetterlingseffekt“. Die Quantenmechanik ist jedoch eine lineare Theorie. Man kann die Navier-Stokes-Gleichungen daher nicht einfach auf einen Quantencomputer in Zeitschritten simulieren.
