Die Zukunft des Computers – Wohin geht die Reise?

7. Juni 2019 / Jan Regele

„Physik die Wissen schafft“: Die Zukunft des Computers – Wohin geht die Reise?

Der Computer ist aus unserem heutigen Leben kaum noch wegzudenken. Viel zu alltäglich ist unser Umgang mit ihm geworden. Sei es der PC am Arbeitsplatz oder Zuhause, das Notebook als mobile Variante oder die noch jüngere und mobilere Version: das Smartphone. Sie erleichtern unseren Alltag, rechnen und verarbeiten Daten deutlich schneller als wir und sind fast schon omnipräsent. Computer können Menschenleben retten, wie zum Beispiel in Defibrillatoren, mit ihrer Hilfe ist es möglich Klima- und Wetterereignisse zu simulieren und Vorhersagen zu treffen und zuletzt können sie Bildung und Unterricht bereichern.

Zurecht kann also die Frage gestellt werden, wie die Zukunft des Computers aussieht und wohin die Reise geht.

Dr. Heike Riel vom IBM Forschungszentrum in Rüschlikon in der Schweiz hatte Antworten auf genau diese Fragen und den Herausforderungen, vor denen die Computerindustrie steht. Verständlich für die Allgemeinheit präsentierte sie diese am 3. Juni, im Rahmen der öffentlichen Vortragsreihe „Physik die Wissenschaft“ der Universität Stuttgart.

Wer in die Zukunft schaut, schadet sich selten damit, in die Vergangenheit zu blicken. Dabei zeigt Riel erstaunliche Entwicklungen auf. Während Schaltkreise in den 1950er Jahren aus zwei bis drei Fingernagel großen Transistoren bestanden, die meist von Hand zusammengelötet wurden, konnten nicht einmal zwanzig Jahre später bereits bis zu 2300 Transistoren auf der gleichen Fläche verbaut werden. Heutzutage ist es möglich über 8 Milliarden Transistoren auf der gleichen Fläche zu verbauen.

Computer wurden also nicht nur schneller und leistungsfähiger, sondern in der Tendenz auch kleiner und handlicher. Entscheidend dafür waren große Erfolge in der Lithografie, also dem Aufbringen der Transistoren auf Siliziumscheiben (Wafer). Dabei werden die Strukturen immer kleiner, so dass wir inzwischen bei Transistorgrößen im 10 Nanometerbereich angekommen sind. Die Computertechnik nähert sich damit immer mehr der atomaren Größenordnung. Das bringt Herausforderungen mit sich, so Riel. Es müsse die Quantenmechanik, wie zum Beispiel der Tunneleffekt, berücksichtigt werden. Diese Effekte seien aber teilweise so problematisch, dass andere Wege gefunden werden müssten. Ein Umdenken in den Mechanismen und der Wechsel von der zweidimensionalen Bauweise in die dreidimensionale Bauweise sollen dabei helfen.

Frau Riel erklärte, dass der Schwerpunkt in der Zukunft aber auch darauf liege, neue Methoden und Möglichkeiten zu erforschen. So zum Beispiel der Quantencomputer, bei dem zwei Bits, 0 und 1, bereits vier Zustände (Superposition der beiden Zustände) anstatt der klassischen zwei beschreiben. Die Leistung steigt damit exponentiell mit der Zunahme der Bits an und nicht wie beim klassischen Computer linear.

Trotzdem sind Quantencomputer immer noch relativ fehleranfällig und somit noch längst nicht ausgereift. Es gibt sie jedoch schon und man kann sie einfach online ausprobieren (https://www.research.ibm.com/ibm-q/). Damit verblüffte Frau Riel das Publikum. Die Zukunft ist schon greifbarer als viele erwartet haben und nach Riels Einschätzung wird es nicht mehr lange dauern, bis die ersten ausgereiften Quantencomputer eingesetzt werden können. Damit schloss Frau Riel ihren Vortrag ab und es wurde noch rege diskutiert bei Erfrischungen im Foyer des Audimax der Universität Stuttgart.

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