Microsoft hat auf der Build-Konferenz seinen Quantenchip Majorana 2 angekündigt. Laut der Ankündigung sollen die Qubits nun 1.000-mal zuverlässiger sein als jene im Vorgängerchip – mit einer mittleren Qubit-Lebensdauer von 20 Sekunden und vereinzelten Werten von bis zu einer Minute. Andere gängige Ansätze messen Qubit-Lebensdauern in Mikrosekunden.

Der entscheidende technische Unterschied zum Vorgänger liegt laut Microsoft im Materialmix: Majorana 2 ersetzt den in Majorana 1 verwendeten Supraleiter Aluminium durch Blei und aktualisiert die aktive Halbleiterregion auf eine Kombination aus Indiumarsenid und Indiumarsenidantimonid. Diese Änderung soll zu einer signifikant robusteren topologischen Phase führen; die sogenannte topologische Lücke, die Qubits vor Umgebungsrauschen und Fehlern schützen soll, sei mehr als doppelt so groß wie beim Vorgänger, sagt Microsoft. Details dazu finden sich in dem wisschenschaftlichen Paper „20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device“ zu Majorana 2. Auf Basis dieser selbst berichteten Fortschritte hat das Unternehmen seine ursprüngliche Roadmap halbiert und peilt 2029 als Zieldatum für einen skalierbaren, kommerziell nutzbaren Quantencomputer an.

Die Bauelemente in Microsofts Quantenprozessoren bestehen aus sogenannten Tetrons, einem Typ topologischer Qubits aus zwei supraleitenden Nanodrähten mit Majorana-Nullmoden (MZMs) an ihren Enden. MZMs sollen Quanteninformation über die Parität, also die Geradzahligkeit oder Ungeradzahligkeit der Elektronenanzahl in einem Topoleiter-Draht, robust speichern. Fundamentale Operationen werden durch Messungen ausgeführt: Jede Paritätsmessung liefert eine 0 oder eine 1.

Die Rolle von KI bei der Entwicklung

Bei der Entwicklung von Majorana 2 soll Microsofts KI-Plattform Microsoft Discovery eine wesentliche Rolle gespielt haben. Wie Microsoft beschreibt, soll das Quantenteam agentenbasierte KI eingesetzt haben, um Arbeitsabläufe zu verwalten, Messungen zu automatisieren, Fertigungsprozesse zu optimieren und bislang unbemerkte Fehler aufzuspüren. Das Erstellen eines topologischen Zustands erfordert das Einstellen von Hunderten Parametern – ein Prozess, der manuell Wochen dauert. KI-Agenten sollen die Zykluszeit erheblich reduzieren.

DARPA-Programm als externer Prüfstein

Als Beleg für externe Validierung verweist Microsoft auf seine Teilnahme am DARPA-Quantenbenchmarking-Programm. DARPA hat Microsoft als eines von nur zwei Unternehmen in die Abschlussphase seines Evaluierungsprogramms für Quantensysteme aufgenommen. In dieser Phase soll Microsoft einen fehlertoleranten Prototyp auf Basis topologischer Qubits entwickeln. Die Bewertung durch DARPA-Experten liefert zumindest einen externen Rahmen, ersetzt jedoch keine unabhängige wissenschaftliche Überprüfung der zentralen Behauptungen.

Kontroverse um Majorana 1

Die Ankündigung muss vor dem Hintergrund einer belasteten Forschungsgeschichte gelesen werden. Microsoft arbeitet seit rund zwei Jahrzehnten an topologischen Qubits auf Basis von Majorana-Zuständen – mit erheblichen Rückschlägen. Ein 2018 in Nature veröffentlichtes Paper eines Microsoft-Teams, das erstmals einen Majorana-Zustand nachgewiesen haben wollte, musste 2021 zurückgezogen werden, nachdem sich herausgestellt hatte, dass die ursprüngliche Datenanalyse wissenschaftlichen Qualitätsstandards nicht genügte.

Beim Nachfolger Majorana 1, den Microsoft im Februar 2025 vorstellte, war die Reaktion der Fachwelt gespalten. Zahlreiche Physiker meldeten erhebliche Zweifel an, ob topologische Qubits in realer Hardware tatsächlich so auftreten wie theoretisch vorhergesagt. Der Kernstreit: Ob die gemessenen Signale eindeutige Belege für Majorana-Nullmoden sind, oder ob sie sich auch durch konventionellere Effekte erklären lassen.

Microsofts Ansatz unterscheidet sich grundlegend von dem seiner Mitbewerber. Während Google mit Willow und IBM mit Nighthawk auf eine wachsende Zahl supraleitender Qubits mit verbesserter Fehlerkorrektur setzen, soll Microsofts topologische Architektur inhärent geringere Fehlerraten liefern – und damit den Overhead für Fehlerkorrektur drastisch reduzieren. Beide Mitbewerber streben ebenfalls 2029 als Zieldatum für fehlertolerantes Quantencomputing an.

(vza)

Nvidia hat mehrere neue KI-Modelle vorgestellt, die für Schlagzeilen sorgen. Darunter ist Nemotron 3 Ultra, das leistungsstärkste Modell der neuen Nemotron-3-Familie.

Laut Nvidia bietet das Modell fünffach schnellere Inferenz und bis zu 30 Prozent niedrigere Kosten im Vergleich zu früheren Versionen. Die Unterstützung eines Kontextfensters von einer Million Token ermöglicht die Verarbeitung großer Datenmengen. Damit soll es, wie die meisten der aktuell publizierten Spitzenmodelle, besonders für lange und komplexe Aufgaben geeignet sein.

Cosmos 3 – ein Weltmodell für Robotik und autonome Systeme

Mit Cosmos 3 ergänzt Nvidia seine Weltmodell-Reihe für physische KI-Anwendungen um ein „weltweit erstes vollständig offenes Omnimodell“. Bisher mussten Entwickler mit separaten Modellen für verschiedene Funktionen wie die Weltgenerierung (Cosmos Predict), das Szenenverständnis (Cosmos Reason) und die Regelsatzgenerierung (Cosmos Policy) arbeiten.

Cosmos 3 wurde laut dem Konzern mit riesigen Mengen multimodaler Daten trainiert und kann etwa Szenarien simulieren, bevor Maschinen wie Roboter oder autonome Fahrsysteme tatsächlich handeln – unter Berücksichtigung unter anderem der Physik. Zu Cosmos 3 gehört Cosmos 3 Super, Nano und bald Edge mit jeweils verschiedenen Anwender-Schwerpunkten.

Aktuell wichtiges Forschungsfeld

In diesen Bereich „Weltmodelle“ investieren gerade viele KI-Firmen. Denn Sprachmodelle wie ChatGPT können beeindruckend kommunizieren, verfügen aber über kein Verständnis physischer Zusammenhänge. Dass sie schreiben, dass ein Ball nach unten fällt, wenn man ihn loslässt, liegt eher daran, dass sie das häufig gelesen und daher so reproduzieren; nicht daran, dass sie Schwerkraft wirklich verstanden haben. Das soll bei Weltmodellen anders sein.

Branchenbeobachter sehen in Weltmodellen daher eine wichtige Voraussetzung für leistungsfähige Robotik, autonome Systeme und langfristig sogar allgemeinere Formen Künstlicher Intelligenz. Google-Forscher sehen Weltmodelle ähnlich: mit enormem Potenzial für Robotik und autonome Systeme. Im Vergleich zu Sprachmodellen stünden sie aber noch im Jahr 2021.

Vielleicht deswegen hat Nvidia nun eine Nvidia Cosmos Coalition ins Leben gerufen. Laut dem Konzern sind an dieser Kooperation unter anderem Agile Robots, Black Forest Labs, Generalist, LTX, Runway und Skild AI beteiligt.

Aber auch im Hardware-Bereich gab es auf der Computex Neues von dem amerikanischen Unternehmen: Nvidia arbeitet parallel an einer eigenen Hardware-Roadmap: Bis 2030 plant der Konzern zwei weitere Prozessor-Generationen für PCs.

(rie)

Besser fürs Klima, besser für die Gesundheit, besser für den Geldbeutel: Die Europäische Union (EU) würde gleich auf mehrere Arten von einer schnelleren Energiewende profitieren. Zu dem Ergebnis eine Studie unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Chemie (MPIC) in Mainz.

Das Team um Wenjun Meng hat untersucht, wie sich die Energiewende auf die EU auswirkt. Die Union hat sich als Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2050 klimaneutral zu werden. Würde sie den Ausbau der erneuerbaren Energie beschleunigen und das Ziel bereits zehn Jahre früher erreichen, würden sich „in den untersuchten Szenarien EU-weite Nettovorteile von etwa 100 bis 600 Milliarden Euro“ ergeben, teilt das MPIC mit. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) erschienen.

Den Maßstab für die Berechnungen bilden die Brennstoffpreise aus den Jahren 2021 bis 2023. Diese sind inzwischen deutlich gestiegen, nachdem Israel und den USA den Iran angegriffen haben und dieser daraufhin die Straße von Hormus gesperrt hat.

Kurzfristiger Anstieg der Stromgestehungskosten

Das Team hat verschiedene Szenarien durchgespielt. Berücksichtigt wurden dabei die Kosten für den Bau von Wind- und Solaranlagen, den dafür nötigen Netzausbau inklusive Speicher, Netzmanagement samt Maßnahmen zur Verringerung der Abregelung. Dieser Aufwand könnte kurzfristig die Stromgestehungskosten steigen lassen – das sind die durchschnittlichen Kosten der Stromerzeugung über die Lebensdauer eines Energiesystems.

Langfristig hingegen sollen diese Mehrkosten ausgeglichen werden, unter anderem dadurch, dass weniger fossile Brennstoffe importiert werden müssten. Daneben würde es zu Kosteneinsparungen im Gesundheitswesen kommen, die sich aus der Verbesserung der Luftqualität ergeben, sowie bei Maßnahmen zur Verringerung von Emissionen.

Schließlich ergäbe sich auch ein politischer Vorteil: Eine beschleunigte Umsetzung der Energiewende stärkt die Energiesicherheit. Die EU würde sich damit unabhängiger machen von Energieimporten und volatilen Preisen fossiler Energieträger.

Langfristige Vorteile

„Erneuerbare Energien bieten langfristig erhebliche Vorteile, doch die Transformation muss weiterhin sorgfältig geplant werden“, sagte Projektleiterin Yafang Cheng vom MPIC. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass sauberere Energiepfade in der Energiesystemplanung und Entscheidungsfindung attraktiver werden, wenn Preise und politische Instrumente die mit fossilen Energieträgern verbundenen Klima-, Gesundheits- und Wirtschaftskosten umfassender berücksichtigen.“

„Insgesamt unterstreicht die Studie, dass die gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen von Energiesicherheit, Klimawandel und öffentlicher Gesundheit gemeinsam bewertet werden sollten, und dass saubere Luft als Ziel nachhaltiger Entwicklung Berücksichtigung verdient“, ergänzte Koautor Ulrich Pöschl. An der Studie haben interdisziplinäre Forscher aus Deutschland, den Niederlanden, Österreich, Spanien, Großbritannien und China mitgewirkt.

(wpl)