Quantencomputing 2025: Wie Google Willow die Physik und das Computerzeitalter revolutioniert

Im Oktober 2025 berichtet das Forscherteam von Google Quantum AI über einen Durchbruch: Ihr Quantenprozessor „Willow“ meistert eine komplexe Aufgabe, die selbst den mächtigsten klassischen Supercomputern Monate kosten würde – und das in Sekunden. Der Versuch demonstriert erstmals ein reales, praxisrelevantes Quanten-Überlegenheitsszenario.

Der „Quantum Echoes“-Algorithmus: Neue Erkenntnisse zur Verschränkung

Herzstück des Experiments ist der Quantum Echoes Algorithmus zur Analyse von tief verschränkten Quantenzuständen. In solchen Systemen beeinflusst die Änderung eines Teilchens sofort das andere, egal wie weit sie voneinander entfernt sind – eine Eigenschaft, die das fundamentale Verständnis von Quantenmechanik prägt und enorme Rechenanforderungen mit sich bringt.

Out-of-Time-Order Correlator (OTOC): Informationsausbreitung begreifen

Die Forscher nutzten den sogenannten Out-of-Time-Order Correlator (OTOC), ein messbarer Wert für das Tempo, mit dem Information innerhalb eines Quantensystems verbreitet und gemischt wird. Die Messung dieser Kenngröße erlaubt Rückschlüsse auf Dynamik und Chaotizität in verschränkten Quantenzuständen – ein Bereich, der mit herkömmlichen Computern kaum erforscht werden kann.

Quanten-Zeitumkehr und Chaos: Sekunden statt Monate

Das Google-Team simulierte dabei zuerst die Vorwärtsentwicklung einer Quantensystemdynamik, fügte dann einen kleinen Störimpuls hinzu und stellte das Ausgangszustand durch sogenannte Zeitumkehr wieder her. So ließ sich nachvollziehen, wie schnell und chaotisch Information sich im System ausbreitet – Aufgaben, die klassische Rechner Monate beschäftigen würden, löste Willow in wenigen Sekunden.

Von Sycamore zu Willow: Quantensysteme mit praktischem Nutzen

Schon 2019 hatte Google mit Sycamore auf sich aufmerksam gemacht, als dieser Prozessor eine spezielle (damals jedoch praktische wenig relevante) Rechenaufgabe schneller als jede klassische Maschine löste. Der Willow-Versuch aber löst eine problemorientierte Herausforderung aus der aktuellen Physik, zum Beispiel die Modellierung komplexer Verschränkungsdynamiken, wie sie in Molekularforschung, Materialentwicklung und Klimamodellierung auftreten.

Reale Anwendungen: Forschung, Materialwissenschaft und Klimamodelle

Präzise Quantenberechnungen könnten schon bald die Erforschung neuer Materialien beschleunigen, komplexe molekulare Wechselwirkungen entschlüsseln und Klima-Vorhersagen verbessern, da sie Millionen von gegenseitig abhängigen Parametern exakt berechnen können.

Ausblick: Quanten-Vorteil wird Alltag der Wissenschaft

Sollten die Resultate des Experiments von anderen Labors bestätigt werden, könnte dies der entscheidende Schritt sein, damit Quantenalgorithmen zum Standardwerkzeug in Forschung und Industrie werden. Die Geschwindigkeit und Tiefe quantenmechanischen Rechnens eröffnet neue Welten für Wissenschaft, Technik und Gesellschaft.