
German: 
Später in diesem Jahr werden wir wahrscheinlich Google's erste Demonstration für „Quantenüberlegenheit“ sehen.
Dies ist, wenn ein Quantencomputer besser ist als ein herkömmlicher Computer.
In diesem Video werde ich erklären, was das bedeutet.
Aber bevor wir zur Quantenüberlegenheit gelangen, muss ich Euch sagen, was ein Quantencomputer ist.
Alle herkömmlichen Computer arbeiten mit Quantenmechanik, weil ihre Komponenten,
wie zum Beispiel Elektronenbänder, auf Quantenverhalten beruhen.
Aber die Operationen, die ein herkömmlicher Computer macht, sind nicht quantenmechanisch.
Herkömmliche Computer speichern und verarbeiten Information
in Form von Bits, die zwei Werte annehmen können,
etwa 0 und 1, oder auf und ab.
Ein Quantencomputer speichert dagegen
Informationen in Form von Quantenbits oder Q-Bits
die eine beliebige Kombination von 0 und 1 annehmen können.

English: 
Later this year we will probably see Google’s
first demonstration of “quantum supremacy”.
This is when a quantum computer outperforms
a conventional computer.
In this video I will explain what that means.
But before we get to quantum supremacy, I have
to tell you what a quantum computer is.
All conventional computers work with quantum
mechanics because their components rely on
quantum behavior like electron bands.
But the operations that a conventional computer
performs are not quantum.
Conventional computers store and handle information
in form of bits that can take on two values,
say 1 or 0 or up and down.
A quantum computer, on the other hand, stores
information in form of quantum-bits or q-bits
that can take on any combination of 0 and
1.

English: 
Operations on a quantum computer can then
entangle the q-bits, which allows a quantum
computer to solve certain problems much faster
than a conventional computer.
Calculating the properties of molecules or
materials, for example, is one of those problem
that quantum computers can help with.
In principle, properties like conductivity
or rigidity, or even color, can be calculated
from the atomic build-up of a molecule.
We know the equations.
But we cannot solve these equations with conventional
computers.
It would just take too long.
To give you an idea of how much more a quantum
computer can do, think about this.
One can simulate a quantum computer on a conventional computer
just by numerically solving the equations
of quantum mechanics.
If you do that, then the computational burden on the conventional computer increases exponentially

German: 
Operationen auf einem Quantencomputer können dann die q-Bits verschränken, was einem Quantencomputer erlaubt,
bestimmte Probleme viel schneller zu lösen
als ein herkömmlicher Computer.
Berechnung der Eigenschaften von Molekülen oder
Materialien zum Beispiel sind solche Probleme
bei denen Quantencomputer helfen können.
Im Prinzip, können Eigenschaften wie Leitfähigkeit
oder  Festigkeit oder sogar Farbe
aus dem atomaren Aufbau eines Materials berechnet werden.
Wir kennen die Gleichungen.
Aber wir können diese Gleichungen nicht mit konventionellen Computern lösen.
Es würde einfach zu lange dauern.
Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie viel mehr ein Quantumcomputer tun kann, denken Sie über das Folgende nach.
Man kann einen Quantencomputer auf einem herkömmlichen Computer simulieren
einfach indem man die  Gleichungen der Quantenmechanik numerisch löst.
Wenn Sie dies tun, steigt die Rechenlast auf dem herkömmlichen Computer exponentiell an

German: 
mit der Anzahl der Q-Bits, die Sie versuchen
simulieren.
Sie können 2 oder 4 Q-Bits auf einem PC simulieren.
Aber schon mit 50 Q-Bits braucht man einen Cluster
von Supercomputern.
Alles über etwa 50 Q-Bits kann derzeit nicht berechnet werden, zumindest nicht in einem nützlichen Zeitraum.
Also: Was ist Quantenüberlegenheit?
Quantenüberlegenheit ist das Ereignis, in dem ein Quantencomputer die besten konventionellen Computer
besser eine bestimmte Aufgabe löst.
Es muss eine bestimmte Aufgabe sein, weil Quantencomputer wirklich Spezialmaschinen sind,
die bei bestimmten Berechnungen helfen.
Um jedoch auf das frühere Beispiel zurückzukommen,
Wenn Sie wissen wollen, was ein Molekül tut,
dann brauchen sie dazu Millionen von Q-Bits und wir sind weit weg davon.
Wie testet mann dann die Quantenüberlegenheit?
Sie lassen einen Quantencomputer tun, was er am besten tut, nämlich ein Quantencomputer sein.

English: 
with the number of q-bits that you try to
simulate.
You can do 2 or 4 q-bits on a personal computer.
But already with 50 q-bits you need a cluster
of supercomputers.
Anything beyond 50 or so q-bits cannot presently
be calculated, at least not in any reasonable
amount of time.
So what is quantum supremacy?
Quantum supremacy is the event in which a
quantum computer outperforms the best conventional
computers on a specific task.
It needs to be a specific task because quantum
computers are really special-purpose machines
whose powers help with particular calculations.
However, to come back to the earlier example,
if you want to know what a molecule does,
you need millions of q-bits and we are far
away from that.
So how then do you test quantum supremacy?
You let a quantum computer do what it does
best, that is being a quantum computer.

German: 
Dies ist eine Idee von Scott Aaronson.
Wenn Sie einen Quantencomputer in einem geeigneten Art konfigureren, werden probabilistische Verteilungen
von messbaren Variablen erzeugt.
Sie können versuchen, diese Messergebnisse auf einem herkömmlichen Computer zu simulieren,
aber das würde sehr lange dauern.
Also, indem wir einen herkömmlichen Computer bei dieser Aufgabe in Wettbewerb mit einem Quantencomputer treten lassen,
können wir zeigen, dass der Quantencomputer etwas tut, was ein klassischer Computer einfach nicht kann.
Genau wann jemand Quantenüberlegenheit ausrufen wird, ist etwas schwammig, weil
man immer argumentieren könnte, dass man vielleicht einen besseren konventionellen Computer oder
ein besserer Algorithmus hätte benutzen können.
Aus praktischer Sicht ist dies jedoch nicht 
so wichtig.
Der Punkt ist zu zeigen, dass ein Quantencomputer 
wirklich Dinge tut, die
mit einem herkömmlichen Computer schwer zu berechnen sind.
Aber was bedeutet das nun?

English: 
This is an idea proposed by Scott Aaronson.
If you set up a quantum computer in a suitable
way, it will produce probabilistic distributions
of measurable variables.
You can try and simulate those measurement
outcomes on a conventional computer but this
would take a very long time.
So by letting a conventional computer compete
with a quantum computer on this task, you
can demonstrate that the quantum computer
does something a classical computer just is
not able to do.
Exactly at which point someone will declare
quantum supremacy is a little ambiguous because
you can always argue that maybe one could
have used better conventional computers or
a better algorithm.
But for practical purposes this really doesn’t
matter all that much.
The point is that it will show quantum computers
really do things that are difficult to calculate
with a conventional computer.
But what does that mean?

English: 
Quantum supremacy sounds very impressive until
you realize that most molecules have quantum
processes that also exceed the computational
capacities of present-day supercomputers.
That is, after all, the reason we want quantum
computers.
And the generation of random variables that
can be used to check quantum supremacy is
not good to actually calculate anything useful.
So that makes it sound as if the existing
quantum computers are really just new toys
for scientists.
What would it take to calculate anything useful
with a quantum computer?
Estimates about this vary between half a million
and a billion, depending on just exactly what
you think is “useful” and how optimistic
you are that algorithms for quantum computers
will improve.
So let us say, realistically it would take
a few million q-bits.

German: 
Quantenüberlegenheit klingt sehr beeindruckend bis man sich klar macht, dass die meisten Moleküle
auch Quantenprozesse durchführen, die  die Rechenkapazität heutiger Supercomputer übersteigt.
Das ist schließlich der Grund, warum wir Quantencomputer haben wollen.
Und die Erzeugung von Zufallsvariablen, die verwendet werden kann, um die Quantenüberlegenheit zu überprüfen
kann nicht benutzt werden, um tatsächlich etwas Sinnvolles zu berechnen.
Das klingt also so, als ob die bestehenden
Quantencomputer eigentlich nur neue Spielzeuge
für Wissenschaftler sind.
Was wäre nötig, um irgendetwas Nützliches mit einem Quantencomputer zu berechnen?
Schätzungen dazu schwanken zwischen einer halben Million
und eine Milliarde, je nachdem was genau
Sie für "nützlich" halten und wie optimistisch Sie sind dass Algorithmen für Quantencomputer
sich noch verbessern werden.
Sagen wir also, realistisch geschätzt würden wir ein paar Millionen Q-Bits brauchen.

German: 
Wann werden wir einen Quantencomputer 
mit ein paar Millionen q-bits sehen?
Niemand hat eine Ahnung.
Das Problem ist, dass die derzeit dominanten
Ansätze sich schlecht grösser machen lassen.
Diese Ansätze sind supraleitende Q-Bits
und Ionenfallen.
In keinem dieser beiden Ansätze hat jemand eine Idee, wie man über ein paar hundert Q-bits hinauskommt.
Dies ist sowohl ein technisches Problem als auch ein
Kostenproblem.
Und deshalb wurde in den letzen Jahren  in der Community viel über
NISQ-Computer geredet. Das sind die "verrauschten Mittelklasse Quantencomputer “.
Dies ist wirklich ein Begriff, der erfunden wurde, um Investoren glauben zu machen, dass Quantencomputing
in den nächsten Jahrzehnten schon praktische Anwendungen haben kann.
Das Problem mit NISQs ist das, während es ist
plausibel, dass sie bald praktisch herstellbar sein werden,
dass niemand weiß, wie man etwas 
nützlich mit ihnen berechnen soll.
Wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, bin ich nicht sehr
optimistisch, dass Quantencomputer

English: 
When will we get to see a quantum computer
with a few million q-bits?
No one knows.
The problem is that the presently most dominant
approaches are unlikely to scale.
These approaches are superconducting q-bits
and ion traps.
In neither case does anyone have any idea
how to get beyond a few hundred.
This is both an engineering problem and a
cost-problem.
And this is why, in recent years, there has
been a lot of talk in the community about
NISQ computers, that are the “noisy intermediate
scale quantum computers”.
This is really a term invented to make investors
believe that quantum computing will have practical
applications in the next decades or so.
The trouble with NISQs is that while it is
plausible that they soon will be practically
feasible, no one knows how to calculate something
useful with them.
As you have probably noticed, I am not very
optimistic that quantum computers will have

English: 
practical applications any time soon.
In fact, I am presently quite worried that
quantum computing will go the same way as
nuclear fusion, that it will remain forever
promising but never quite work.
Nevertheless, quantum supremacy is definitely
going to be a super-exciting event.

German: 
bald praktische Anwendungen haben werden.
Tatsächlich bin ich momentan ziemlich besorgt, dass
Quantencomputing ein ähnliches Schicksal haben wird
wie Kernfusion: dass es ewig
vielversprechend ist, aber nie wirklich funktionert.
Dennoch wird die Demonstration der Quantenüberlegenheit definitiv eine super spannendes Ereignis.
