Quanten-Rechnen mit abgeschaltetem Computer

Es ist allgemein bekannt, dass ein Computerprogramm ablaufen muss, um ein Resultat zu produzieren. Dass es auch hier eine Ausnahme zur Regel gibt, haben die Forscher um Onur Hosten von der amerikanischen University of Illinois bewiesen: Sie haben einen Quantencomputer gebaut, der ein Resultat liefert, ohne dass dafür ein Programm ausgeführt wird.
Das Verfahren, das sie als «Contrafactual Quantum Computing» bezeichnen, ist selbst für die «verrückte» Welt der Quantenmechanik exotisch. Es wurde theoretisch bereits 1998 vorgestellt und basiert darauf, dass Quanten in eine sogenannte «Superposition» gebracht werden. Die «Superposition» ist eine Verschmelzung von mehreren Zuständen, die zusammengenommen einzigartig sind. In diesem Zustand könnte ein Computer oder ein anderes Gerät also gleichzeitg an und aus sein.

Dass dies wirklich funktioniert, haben die Forscher nun mit einem Quantencomputer auf Lichtstrahlen-Basis bewiesen, der eine simple Datenbanksuche mit Hilfe eines Systems von Spiegeln und anderen optischen Geräten ausführt. Bei einer «echten» Berechnung würde ein Photon in das System eingebracht und vom Algorithmus so verändert werden, dass es am Ende in seinem Quantenzustand das Resultat enthält. Damit der Computer nun auch rechnen kann, wenn er «aus» ist, wurde mit Hilfe des Zeno-Effekts ein Photon in «Superposition» gebracht, bei der es sowohl im Programm als auch ausserhalb ist und in beiden Fällen den gleichen Quantenzustand hat. Die Forscher mussten dann nur noch das Photon ausserhalb des Programms betrachten und darauf warten, bis sein «Zwilling» innerhalb das Programm durchlaufen hat.