Ein Ultraschneller Computer einen sogenannten Quantencomputer zu bauen ist wohl der Firma Google gelungen. Dieser neuer Supercomputer lässt alles was bis heute existiert blass aussehen. Der Quantencomputer ist eine neue Dimension des High-Tech Zeitalters. Der Unterschied zwischen einem Quantencomputer und einem normalen Heim-PC ist etwa so groß wie der zwischen einem Überschall-Jet und einem Heißluftballon, was die Leistungsfähigkeit angeht. Auch wenn er zunächst nur eine nutzlose Aufgabe gelöst hat. Neben Google bauen auch der chinesische Internetriese Alibaba und Start-ups wie Novarion, Rigetti oder D-Wave und die Firma IBM an den Superrechnern.
Deutsche Automobil-Konzerne wie beispielsweise VW nutzen seit 2017 einen Quantencomputer, um in seinen Forschungslabs die Simulation von Verkehrsflüssen zu optimieren. Der Automobilbauer BMW forscht, um mit solchen Quantencomputern Arbeitsschritte von Fertigungsrobotern zu optimieren. Quantencomputer sollen Probleme lösen, an denen selbst die größten Supercomputer bislang scheitern. Forscher wollen mit diesen Computern die Wechselwirkungen von Molekülen oder ihre möglichen Zustände simulieren, was zu Durchbrüchen in der Entwicklung von Medikamenten führen könnte. Auch Anwendungen aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz, Crypto und die Verarbeitung von Big Data könnten mit Quantencomputern einen gewaltigen Sprung nach vorne machen.
Warum die Bezeichnung Quantencomputer
Das Quant in einem Quantencomputer kann ein geladenes Atom, also ein Ion, oder eine bestimmte Menge von Elektronen in einem Kreisstrom sein. Angelehnt an die Bits in herkömmlichen Computern wird dieses Quant als Qubit bezeichnet und ist die Grundrecheneinheit in Quantencomputern. Das Besondere ist die Rechenleistung solcher Geräte. Sie ist nicht linear, sondern verdoppelt sich mit jedem zusätzlichen Qubit – also mit zwei Qubits hätte man vier, mit drei schon acht Kombinationsmöglichkeiten. Entscheidend ist jedoch nicht nur die Quantität der Qubits, sondern vor allem deren Qualität. Ein Qubit kann sich das am besten mit einer Münze vorstellen. Eine Münze kann man entweder mit Kopf oder Zahl nach oben legen, das wäre eine [0] oder eine [1], oder Strom „Ein“ oder „Aus“.
Computertechnologie
Dies entspricht unsere heutige Computertechnologie eines Bits. Der Begriff Bit leitet sich aus dem englischen Begriff „Binary Digit“ ab. Ins Deutsche übersetzt bedeutet er Binärziffer. Es handelt sich beim Binary Digit um die kleinste im Computerumfeld verwendete Informationseinheit. Ein Binary Digit kann die Werte „0“ oder „1“ annehmen. Ein Qubit wäre dagegen eine in die Luft geworfene Münze, die sich schnell um sich selber dreht. Bei ihr kann man nicht sagen, ob Kopf oder Zahl oben ist, sie ist in beiden Zuständen gleichzeitig.
Mit zwei Bits kann ein normaler Computer die Zahlen von 0 bis 3 darstellen. Die beiden Bits 0 und 0 ergeben die Zahl 0, mit Der Zahl 0 und 1 ist die Zahl 1 gemeint. Mit der Zahle 1 und 0 die Zahl 2 und mit der Zahl 1 und 1 wird die Zahl 3. Zwei Bits können in einem klassischen Computer immer nur eine Zahl auf einmal darstellen. In einem Quantencomputer kann ein Qubit dagegen unendlich viele verschiedene Zustände annehmen und das gleichzeitig.
Die vier Zustands-Kombinationen, die die Zahlen 0 bis 3 darstellen, können theoretisch also durch nur einen Qubit und zur selben Zeit dargestellt werden. Qubits hingegen können jede beliebige Kombination von Null und Eins darstellen. Außerdem interagieren sie mit anderen Qubits. Tatsächlich sind es diese Interaktionen, die es ermöglichen, mehrere Berechnungen auf einmal durch zu führen. Das ist der Grund warum ein Quantencomputer extrem viel schneller arbeiten kann.
Auch wenn Wissenschaftler weltweit auf diese neue Technologie hinarbeiten, so werden Quantencomputer außerhalb der Laborsituation wohl erst in einige Jahren vielleicht auch Jahrzenten Ihre Zukunft haben und damit zu großflächigem Einsatz kommen. Allerdings war das gleiche Bild bei den herkömmlichen Computern noch vor vielen Jahren ähnlich aus. Auch hier gab es sehr schnell, hohe Entwicklungssprünge. Als Universalrechner wird sich ein Quantencomputer jedoch auch künftig nicht durchsetzen. Nur bei speziellen Problemen könnte die Ausnutzung quantenmechanischer Effekte sinnvoll sein und zu schnelleren Lösungen führen.
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