Als sich der Traum von LK-99 zerschlug, fragte ich einen Experten für Quantencomputer, was ein Supraleiter bei Raumtemperatur für klassisches Rechnen, Quantencomputing und künstliche Intelligenz bedeuten würde - und was er von dem vermeintlichen Wundermaterial hält.
Kürzlich berichteten koreanische Forscher, dass sie in einem neuen Material namens LK-99 Supraleitung bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck erreicht haben. Sollte sich diese Entdeckung bestätigen, könnte sie die Energieübertragung, das Computing und die künstliche Intelligenz revolutionieren. Die meisten supraleitenden Materialien sind nur nahe dem absoluten Nullpunkt oder bei sehr hohem Druck supraleitend und werden nur in Spezialanwendungen wie Kernspintomographen oder Teilchenbeschleunigern eingesetzt.
Während das endgültige Urteil über LK-99 noch aussteht - obwohl es im Moment nicht allzu gut aussieht - habe ich letzte Woche mit dem Physiker und Quantencomputer-Forscher Dr. Sam Stanwyck von Nvidia gesprochen, um herauszufinden, wie und ob ein Supraleiter bei Raumtemperatur das klassische Computing, das Quantencomputing und die KI verändern würde - und was er von LK-99 hält.
"Das Potenzial, so gut wie jeden Bereich der Technologie zu verändern"
"Ein Supraleiter ist ein Material mit einer Reihe sehr interessanter Eigenschaften. Die wichtigste ist, dass es unterhalb einer bestimmten Temperatur Strom ohne Widerstand und damit ohne Energieverlust leitet", erklärt mir der Forscher. "Aus Sicht der Anwendung hat die Fähigkeit, Elektrizität ohne Energieverlust zu leiten, das Potenzial, praktisch jeden Bereich der Technologie zu verändern.
Dr. Stanwyck erklärt, dass LK-99, wenn es bei Raumtemperatur supraleitend wäre, neue Technologien ermöglichen würde: Stromnetze, die über große Entfernungen verlustfrei funktionieren und Elektronik und Computertechnik könnten wesentlich energieeffizienter werden, da der Widerstand in Prozessoren und Verbindungsleitungen wegfiele. Auch Bereiche wie die Kernfusionsenergie könnten profitieren.
Dr. Stanwyck gab jedoch zu bedenken, dass "der Weg von der Entdeckung eines vielversprechenden neuen Materials bis zu seiner breiten Verfügbarkeit in kommerziellen Anwendungen sehr lang und unsicher ist". Andere einst vielversprechende Materialien wie Graphen hätten Jahrzehnte gebraucht, um sich kommerziell durchzusetzen.
"Dies gilt insbesondere für die Computertechnologie, da alles, vom Herstellungsprozess über die Architektur bis hin zur Software, so präzise und spezialisiert ist, dass es im Allgemeinen sehr lange dauert, bis neue Technologien die Computertechnologie beeinflussen.
Man denke nur an den Abbruch des Josephson-Computerprojekts von IBM im Jahr 1983: Probleme mit dem geplanten Hochgeschwindigkeits-Speicherchip und die Tatsache, dass die klassischen Halbleiter aufholen würden, veranlassten IBM, das Projekt abzubrechen.
Ein Raumtemperatur-Supraleiter würde wahrscheinlich zuerst in den Verbindungsleitungen von Supercomputern zum Einsatz kommen
Selbst wenn LK-99 echt wäre oder ein ähnliches Material gefunden würde, so Stanwyck, wären die nächsten Fragen: "Wie stabil ist es und wie einfach ist es herzustellen? Es gibt Supraleiter auf der Basis von Kupferoxid, die in den 1980er Jahren entwickelt wurden und bei höheren Temperaturen funktionieren, aber sie werden in der Praxis weniger verwendet, weil es schwierig ist, mit ihnen zu arbeiten", erklärt er mir. Noch wichtiger wäre dies für die Mikro- oder Nanofabrikation, die für die Datenverarbeitung erforderlich ist.
Er geht davon aus, dass solche Materialien bestehende Technologien wie Transistoren nicht ersetzen, sondern zunächst für Verbindungen in Supercomputern eingesetzt werden. "Der größte Teil des Stromverbrauchs heutiger Computer und Supercomputer wird durch die Übertragung von Bits zwischen logischen Operationen verursacht und nicht durch die logischen Operationen selbst", sagt er. Hier könnte LK-99 oder etwas Ähnliches einen großen Einfluss auf das energieeffiziente Rechnen haben, das bereits wichtig ist und immer wichtiger wird.
Selbst wenn ein bei Raumtemperatur und -druck supraleitendes Material gefunden würde, gäbe es also wohl keine plötzliche Explosion der Rechenleistung - und damit auch keine der künstlichen Intelligenz. Stattdessen würden wir energieeffiziente Systeme sehen und vielleicht mehr davon - aber einen dramatischen Sprung in der verfügbaren Rechenleistung erwartet Stanwyk nicht.
Was ist mit Quantencomputern?
Der Experte sieht hier ein weit verbreitetes Missverständnis: "Wir haben supraleitende Qubits, auch Qubits, die aus supraleitenden Schaltkreisen bestehen. Die sind normalerweise sehr, sehr kalt. Und wenn wir einen Supercomputer bei Raumtemperatur hätten, müssten wir die Quantencomputer vielleicht nicht kalt halten. Aber das ist nicht der Fall", sagt Stanwyk.
Es gebe viele Gründe, einen Quantencomputer sehr kalt zu halten, erklärt er, und im Fall der supraleitenden Qubits gehe es tatsächlich darum, das Rauschen zu reduzieren, auf das Quantencomputer sehr empfindlich reagieren. "Ich erwarte nicht, dass sich diese Überlegungen mit neuen supraleitenden Materialien grundlegend ändern werden.
Aber sie wären sehr nützlich für die Kühlung, für die oft supraleitende Magnete verwendet werden, und als Verbindungselemente, da Quantencomputer mit klassischen Computern in einem integrierten System arbeiten müssen.
"Wir sehen, was GPUs für die KI leisten können, und es ist unklar, wo die Grenze liegt"
Auf meine Frage nach den Anwendungen der KI im Quantencomputing und ob wir in Zukunft dramatische Veränderungen bei den Fähigkeiten der KI erwarten können, antwortete er mir, dass wir uns bei den ersten und wahrscheinlichsten Anwendungen des Quantencomputings "zunächst auf die Bereiche konzentrieren sollten, in denen der Rest der Industrie für beschleunigtes Rechnen an eine Art Wand gestoßen ist oder sich wirklich abmüht".
"Wir sehen, was GPUs für die KI leisten können, und es ist unklar, wo die Grenze liegt." Es sei unwahrscheinlich, dass sich dies in absehbarer Zeit ändern werde, da es weitaus bessere Anwendungen gebe, wie etwa die Simulation eines Moleküls, "wo es harte physikalische Grenzen für das gibt, was ein Nicht-Quantencomputer leisten kann".
Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass KI in absehbarer Zukunft auf Quantencomputern laufen wird, wird sie laut Stanwyk bereits in der Quanteninformatik eingesetzt - zum Beispiel bei der Dekodierung zur Quantenfehlerkorrektur. "Wir gehen davon aus, dass Quantencomputer mit Supercomputern verbunden werden und dort, wo sie einen Vorteil haben, Kernels beschleunigen und im Gegenzug von dem beschleunigten Computer profitieren."
LK-99: "Die Entscheidung steht noch aus"
Auf meine Frage, was er von LK-99 halte, antwortete er, dass er es für ein interessantes Material halte, aber noch keinen überzeugenden Beweis dafür gesehen habe, dass es tatsächlich ein Raumtemperatur-Supraleiter sei.
"Ich weiß, dass viele führende Gruppen auf diesem Forschungsgebiet alles stehen und liegen gelassen haben und daran arbeiten, die Ergebnisse zu reproduzieren. Ich erwarte mehr Klarheit in den kommenden Wochen und Monaten", sagte er.
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