Künstliche Intelligenz
Quantencomputer mit Fehlerkorrektur bis 2028: IBM mit ambitionierter Roadmap
IBM will mit einer neuen Ansage im Wettlauf um Quantencomputer die Konkurrenz überholen: Das Unternehmen hat detaillierte Pläne bekannt gegeben, bis 2028 einen Quantencomputer mit Fehlerkorrektur und deutlich höherer Rechenleistung als bestehende Maschinen zu bauen. Den Computer will man dann bis 2029 über die Cloud verfügbar machen. Damit hält IBM weiterhin an den 2020 ausgerufenen Plänen fest.
Der geplante Rechner mit dem Namen Starling wird nach den Plänen IBMs aus einem Netzwerk von Modulen bestehen, die jeweils eine Reihe von Chips enthalten und in einem neuen Rechenzentrum in Poughkeepsie, New York, untergebracht sind. „Wir haben bereits mit dem Bau der Räumlichkeiten begonnen“, sagt Jay Gambetta, Vizepräsident der Quanteninitiative von IBM.
Größte technische Hürde bei Quantencomputern
IBM behauptet, dass Starling einen Sprung nach vorn im Bereich des Quantencomputing darstellen wird. Es soll der erste Großrechner werden, der Fehlerkorrekturen implementiert. Wenn Starling dies erreicht, hätte IBM die wohl größte technische Hürde überwunden, vor der die Branche derzeit steht, um Konkurrenten wie Google, Amazon Web Services und kleinere Start-ups wie Quera aus Boston und Psiquantum aus Palo Alto, Kalifornien, zu schlagen.
IBM und der Rest der Branche haben noch Jahre an Arbeit vor sich. Gambetta glaubt jedoch, dass das Unternehmen einen Vorteil hat, da es über alle Bausteine verfügt, um Fehlerkorrektur-Funktionen in einem Großrechner zu implementieren. Das bedeutet Verbesserungen in allen Bereichen, von der Algorithmen-Entwicklung bis zur Chipverpackung. „Wir haben den Code für die Quantenfehlerkorrektur geknackt und sind nun von der Wissenschaft zur Technik übergegangen“, sagt er.
Die Fehlerkorrektur in einem Quantencomputer ist aufgrund der einzigartigen Art und Weise, wie diese Maschinen Zahlen verarbeiten, eine technische Herausforderung. Während klassische Computer Informationen in Form von Bits, also binären 1 und 0, codieren, verwenden Quantencomputer stattdessen Qubits, die „Überlagerungen“ beider Werte gleichzeitig darstellen können. IBM baut Qubits aus winzigen supraleitenden Schaltkreisen, die in einem miteinander verbundenen Layout auf Chips in der Nähe des absoluten Nullpunkts gehalten werden. Andere Unternehmen haben Qubits aus anderen Materialien hergestellt, darunter neutrale Atome, Ionen und Photonen.
Quantencomputer mit Hardware-Anforderungen
Quantencomputer machen manchmal Fehler, beispielsweise wenn die Hardware ein Qubit verarbeitet, dabei aber versehentlich auch ein benachbartes Qubit verändert, das nicht in die Berechnung einbezogen werden sollte. Diese quantenverändernden Fehler summieren sich mit der Zeit. Ohne Fehlerkorrektur können Quantencomputer die komplexen Algorithmen, von denen man sich ihren wissenschaftlichen oder kommerziellen Wert verspricht, nicht genau ausführen, etwa extrem präzise chemische Simulationen zur Entdeckung neuer Materialien und Medikamente.
Die Fehlerkorrektur erfordert jedoch einen erheblichen Hardware-Aufwand. Anstatt eine einzelne Informationseinheit in einem einzelnen „physikalischen“ Qubit zu kodieren, kodieren Fehlerkorrektur-Algorithmen eine Informationseinheit in einer Konstellation physikalischer Qubits, die zusammen als „logisches Qubit“ bezeichnet werden. „Die Leute sprechen über Fehlerkorrektur, als wäre sie der Heilige Gral“, sagt Jerry Chow gegenüber der Nachrichtenagentur AFP. Chow ist IBM Fellow und Direktor für Quantensysteme. „Das ist wirklich das, was notwendig ist, um Lösungen in großem Maßstab voranzutreiben.“
Gesucht wird das beste Fehlerkorrektur-Verfahren
Derzeit konkurrieren verschiedene Gruppen um die Entwicklung des besten Fehlerkorrektur-Verfahrens. Der Surface-Code-Algorithmus von Google ist zwar bei der Fehlerkorrektur sehr effektiv, benötigt jedoch etwa 100 Qubits, um ein einziges logisches Qubit im Speicher abzulegen. Der Ocelot-Quantencomputer von AWS verwendet ein effizienteres Fehlerkorrektur-Verfahren, das neun physische Qubits pro logischem Qubit im Speicher benötigt. (Der Overhead ist bei Qubits, die Berechnungen zur Datenspeicherung durchführen, höher.) Der Fehlerkorrekturalgorithmus von IBM, bekannt als Low-Density Parity Check Code, wird es ermöglichen, zwölf physische Qubits pro logischem Qubit im Speicher zu verwenden, was einem Verhältnis entspricht, das mit dem von AWS vergleichbar ist.
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Ein charakteristisches Merkmal des Designs von Starling wird seine voraussichtliche Fähigkeit sein, Fehler bei der Berechnung in Echtzeit zu diagnostizieren, bekannt als Dekodierung. Bei der Dekodierung wird festgestellt, ob ein vom Quantencomputer gemessenes Signal einem Fehler entspricht. IBM hat einen Dekodierungsalgorithmus entwickelt, der von einem herkömmlichen Chip, einem sogenannten FPGA, schnell ausgeführt werden kann. Diese Arbeit stärkt die „Glaubwürdigkeit“ der Fehlerkorrektur-Methode von IBM, sagt Neil Gillespie vom britischen Quantencomputer-Startup Riverlane.
Allerdings sind andere Fehlerkorrektur-Verfahren und Hardware-Designs noch nicht aus dem Rennen. „Es ist noch nicht klar, welche Architektur sich letztlich durchsetzen wird“, sagt Gillespie.
Künftige Aufgaben des IBM-Quantencomputer
Starling soll – einmal in Betrieb – Rechenaufgaben bewältigen, die über die Fähigkeiten klassischer Computer hinausgehen. Starling soll dann über 200 logische Qubits verfügen, die aus den Chips von IBM aufgebaut werden. Es soll in der Lage sein, 100 Millionen logische Operationen nacheinander mit hoher Genauigkeit auszuführen; bestehende Quantencomputer schaffen nur wenige Tausend.
Das System wird laut Gambetta Fehlerkorrekturen in einem bisher unerreichten Umfang demonstrieren. Frühere Demonstrationen der Fehlerkorrektur, beispielsweise von Google und Amazon, umfassten ein einziges logisches Qubit, das aus einem einzigen Chip aufgebaut war. Gambetta bezeichnet sie als „Gadget-Experimente“ und sagt: „Sie sind kleinräumig.“
Dennoch ist unklar, ob Starling praktische Probleme lösen kann. Einige Experten sind überzeugt, dass man eine Milliarde fehlerkorrigierte logische Operationen benötigt, um einen nützlichen Algorithmus auszuführen. Starling stellt „einen interessanten ersten Schritt dar“, sagt Wolfgang Pfaff, Physiker an der University of Illinois Urbana-Champaign. „Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dies einen wirtschaftlichen Wert generieren wird.“ (Pfaff, der sich mit Quantencomputer-Hardware beschäftigt, hat Forschungsgelder von IBM erhalten, ist jedoch nicht an Starling beteiligt.)
Der Zeitplan für Starling erscheint laut Pfaff realistisch. Das Design basiere „auf experimentellen und technischen Gegebenheiten“, sagt er. „Sie haben etwas entwickelt, das ziemlich überzeugend aussieht.“ Aber der Bau eines Quantencomputers ist schwierig, und es ist möglich, dass IBM aufgrund unvorhergesehener technischer Komplikationen Verzögerungen hinnehmen muss. „Das ist das erste Mal, dass jemand so etwas macht“, sagt er über den Bau eines großen Quantencomputers mit Fehlerkorrektur.
Modul für Modul zum Quantencomputer
Der Fahrplan von IBM sieht vor, vor Starling zunächst kleinere Maschinen zu bauen. In diesem Jahr will das Unternehmen zeigen, dass fehlerkorrigierte Informationen robust in einem Chip namens Loon gespeichert werden können. Im nächsten Jahr wird das Unternehmen Kookaburra bauen, ein Modul, das sowohl Informationen speichern, als auch Berechnungen durchführen kann. Bis Ende 2027 sollen zwei Kookaburra-Module zu einem größeren Quantencomputer namens Cockatoo verbunden werden. Nach dem erfolgreichen Nachweis folgt der nächste Schritt: die Skalierung und Verbindung von rund 100 Modulen, um Starling zu schaffen.
Diese Strategie spiegelt laut Pfaff den aktuellen Trend in der Branche wider, bei der Skalierung von Quantencomputern auf „Modularität“ zu setzen – also mehrere Module miteinander zu vernetzen, um einen größeren Quantencomputer zu schaffen. Bei früheren Entwürfen wurde darauf gesetzt, Qubits auf einem einzigen Chip anzuordnen.
IBM blickt auch über das Jahr 2029 hinaus. Nach Starling soll ein weiterer Computer namens Blue Jay (Blauhäher) gebaut werden. Blue Jay wird 2000 logische Qubits enthalten und voraussichtlich eine Milliarde logische Operationen ausführen können.
Dieser Beitrag ist zuerst bei t3n.de erschienen.
(mho)
Künstliche Intelligenz
Elektronische Fußfessel: Gesetzentwurf soll nach der Sommerpause kommen
Elektronische Fußfesseln nach „spanischem Modell“ für Gewalttäter könnten laut Bundesjustizministerin Stefanie Hubig (SPD) schon im kommenden Jahr in ganz Deutschland eingeführt werden. Das erklärte sie gegenüber der Süddeutschen Zeitung. Durch das „spanische Modell“ sollen insbesondere Femizide, Stalking, Gewalt und Bedrohungen etwa durch Ex-Partner verhindert werden. Die Innenministerinnen und Innenminister der Länder hatten die Einführung einer bundeseinheitlichen Regelung auf ihrer Frühjahrskonferenz im Juni gefordert.
Der konkrete Abstand zählt
Für das spanische Modell sind nicht feste Verbotszonen wie beim bisherigen Einsatz der Elektronischen Aufenthaltsüberwachung (EAÜ) für die Täter ausschlaggebend, sondern der Abstand zwischen Täter und Opfer ist maßgeblich. Feste Verbotszonen können beispielsweise den Wohnort oder den Arbeitsplatz von Opfern betreffen. Für das spanische Modell führt das Opfer eine GPS-Einheit mit sich und wird darüber informiert, wenn sich der Täter mit Fußfessel absichtlich oder auch unabsichtlich in seiner Nähe befindet. Sowohl das Opfer als auch die Polizei erhalten dann einen Warnhinweis. Hubig will dies Opfern aber nicht vorschreiben. Ihnen werde es „offengelassen, ob sie selbst ein Empfangsgerät bei sich führen wollen oder nicht.“
Hubig kündigte an, nach der Sommerpause einen Gesetzentwurf vorzulegen und skizzierte den weiteren zeitlichen Ablauf: „Realistisch ist, dass wir damit im Laufe des nächsten Jahres anfangen können. Das Gesetz muss nach seiner Verabschiedung noch durch die Länder in die Praxis umgesetzt werden. Die Länder arbeiten derzeit bereits mit Hochdruck an den Vorbereitungen der Umsetzung und dem Ausbau der notwendigen Kapazitäten. Es gibt schon die gemeinsame Überwachungsstelle der Bundesländer in Hessen.“
Nicht nur Fußfessel, auch Erhöhung des Strafrahmens
Nicht nur die Fußfesseln sollen Opfer besser schützen, auch sollen Gewaltschutzanordnungen im Kindschaftsrecht verankert werden, um auch Kinder „besser vor einem Gewalt ausübenden Elternteil zu schützen“. Und der Strafrahmen für Verstöße gegen das Gewaltschutzgesetz soll erhöht werden: „Von einer Geldstrafe oder höchstens zwei Jahren Freiheitsstrafe wie bislang auf eine Geldstrafe oder bis zu drei Jahre Freiheitsstrafe, damit die Anordnungen mehr Wirksamkeit bekommen.“ Zusätzlich soll „zum Beispiel die Teilnahme an einem Anti-Gewalt-Training verpflichtend angeordnet werden können“, sagte Hubig der SZ.
Seit Anfang dieses Jahres wird eine Fußfessel nach spanischen Modell bereits in einem Fall in Deutschland angewandt. Das Justizministerium Hessen berichtete im Januar, dass die Ex-Frau eines Täters, der bereits eine Haftstrafe verbüßt hat, in Sachsen auf diese Weise geschützt wird. Dem hessischen Justizminister Christian Heinz (CDU) und der sächsischen Justizministerin Constanze Geiert (CDU) zufolge, „[sprechen] die Erfolge in Spanien für sich“. Hessen hat Fußfesseln der neuen Generation, mit der das spanische Modell umsetzbar ist, 2024 eingeführt. In dem westdeutschen Bundesland ist auch die Gemeinsame elektronische Überwachungsstelle der Länder (GÜL) angesiedelt. Ihre Aufgabe ist die Überwachung der Fußfesselträger. Sie nimmt die Ereignismeldungen rund um die Uhr entgegen und bewertet sie im Hinblick auf möglicherweise notwendige Maßnahmen der Gefahrenabwehr oder der Führungsaufsicht. Die GÜL soll zukünftig mehr Mittel erhalten, um für die geplanten Gesetzesänderungen gewappnet zu sein. Auch das erklärten die Innenministerinnen und Minister im Juni in Bremerhaven auf ihrer Frühjahrskonferenz.
(kbe)
Künstliche Intelligenz
Vier Raumfahrer an der ISS angekommen
Vier Raumfahrer sind an der Internationalen Raumstation ISS angekommen. Die Dragon-Kapsel der Crew dockte an der ISS an, wie die US-Raumfahrtbehörde Nasa berichtete. Kommandantin der Mission ist die US-Amerikanerin Zena Cardman. Weitere Crew-Mitglieder sind Michael Fincke (USA), der japanische Raumfahrer Kimiya Yui und der russische Kosmonaut Oleg Platonow.
Die sogenannte „Crew 11“ war am Vortag mit einer Falcon-9-Rakete des Raumfahrtunternehmens SpaceX von Tech-Milliardär Elon Musk vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral im US-Bundesstaat Florida gestartet. Die Mission ist die elfte reguläre bemannte SpaceX-Mission zur ISS.
Die vier Raumfahrer sollen die Angehörigen der „Crew 10“ auf der ISS ablösen, die in wenigen Tagen zurück zur Erde fliegen soll. Die „Crew 11“ soll dann mehrere Monate an Bord der Raumstation rund 400 Kilometer über der Erde bleiben und verschiedene wissenschaftliche Experimente durchführen.
Für Cardman und Platonov wird es der erste ISS-Einsatz sein, während Fincke und Yui ihren vierten, beziehungsweise zweiten Einsatz an Bord der Station antreten.
Die Angehörigen der Crew 10 werden nach einer kurzen Übergabezeit mit ihren Nachfolgern an Bord der ISS zur Erde zurückkehren – die NASA plant den Rückflug in der kommenden Woche, wenn die Technik und das Wetter mitspielen. Der Start der „Crew 11“ war bereits wetterbedingt um einen Tag verschoben worden.
(nen)
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Titanic: VR-Erfahrung zeigt Untergang aus Passagiersicht
Auf dem Bootsdeck drängen sich Passagiere der 1. Klasse. Es ist 1:10 Uhr und die Evakuierung verläuft nur schleppend. Ein Crewmitglied beruhigt einen besorgten Passagier mit dem Hinweis, es handle sich lediglich um eine Übung. Doch die Anspannung ist greifbar.
Direkt vor einem spielen sich dramatische Szenen ab: Beim Besteigen der Rettungsboote wird eine Familie getrennt. Nur Frauen und Kinder dürfen an Bord, sagt ein Offizier. Der Vater und der 16-jährige Sohn müssen zurückbleiben, während die Tochter weinend ins Rettungsboot 6 gehoben wird.
Ein Bild aus der älteren PC-VR-Fassung.
(Bild: Engage XR)
Wenige Momente später sitzt man bei jenen, die als Erste ins Wasser gelassen werden. Der Ernst der Lage ist vielen nicht klar: Einige Passagiere beklagen sich, dass sie mitten in der Nacht aus den Betten geholt wurden, andere sprechen scherzhaft von einem „Abenteuer“. Beim Herablassen des Boots wird die Größe des Schiffes erkennbar – und die Panik, die auf den unteren Decks herrscht.
Als sich das Rettungsboot langsam von der Titanic entfernt, hat das Schiff bereits Schlagseite. „Das ist unmöglich“, sagt eine Frau. „Die Titanic ist unsinkbar.“ Wenige Minuten später geschieht das Undenkbare. Margaret Brown, die direkt neben einem sitzt und als „die Unsinkbare“ in die Geschichte eingehen sollte, fordert den Steuermann Robert Hichens auf, zurückzurudern und Ertrinkende aufzunehmen. Doch er weigert sich, wie vielfach überliefert.
Mit VR-Brille das Wrack der Titanic erkunden
Die 15-minütige VR-Erfahrung stützt sich auf Augenzeugenberichte und historische Recherchen. Freiheiten nahm sich das Studio bei der zeitlichen Gestaltung: Die dargestellten Ereignisse dauerten in Wirklichkeit rund 70 Minuten. Man kann sich in der Simulation frei bewegen, aber echte Interaktionen gibt es nicht. Das VR-Erlebnis ist ein historisches Schauspiel, keine Überlebenssimulation. Das tut der Eindringlichkeit der VR-Erfahrung allerdings keinen Abbruch, im Gegenteil. Die Ohnmacht der Passagiere wird dadurch umso spürbarer.
Die „Lifeboat Experience“ ist Teil des umfangreicheren VR-Spiels „Titanic VR“, in dem man in der Rolle eines Tiefseeforschers und U-Boot-Piloten das Wrack der Titanic erkundet, dieses fotografiert und Gegenstände daraus birgt. Neben dieser narrativen Kampagne enthält das Spiel geführte Wracktouren sowie die Möglichkeit, eine virtuelle Gedenkstätte mit Überresten des verunglückten Titan-Tauchboots in der Nähe der Titanic aufzusuchen.
Titanic VR: Für Meta Quest neu aufgelegt
Titanic VR erschien erstmals 2018 für PC-VR-Brillen und geriet seither weitgehend in Vergessenheit. Mit der Veröffentlichung für Meta Quest 3 und 3S im April wurde es einer neuen Generation und einem breiteren Publikum zugänglich gemacht.
Die Lifeboat Experience erschien diese Woche mit mehrmonatiger Verspätung, weil die Entwickler sie zuerst für die Standalone-Headsets optimieren mussten. Ältere Quest-Geräte werden von Titanic VR nicht unterstützt: Sie können die grafisch anspruchsvollen Szenen mit ihren zahlreichen menschlichen Figuren sowie dynamischen Licht- und Schatteneffekten nicht flüssig darstellen. Das Gleiche gilt für die virtuellen Tauchfahrten zum Wrack.
Titanic VR wurde vom Studio Immersive VR Education entwickelt, das Geschichte mit Virtual Reality erlebbar machen möchte und mit „Apollo 11“ sowie „1943: Berlin Blitz“ zwei weitere sehenswerte VR-Erfahrungen schuf. Das Studio firmiert seit 2021 unter neuem Namen und betreibt die VR-Lernplattform Engage.
(tobe)
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