Mit Quanten rechnen, Chips sind out. Oder?

Mit Quanten rechnen, Chips sind out. Oder?

4. Dezember 2021 - Quantencomputing: Wann wird der Hype Realität? Konzerne wie Google oder IBM melden Erfolge, fördern so die Zuversicht. Aber was ist von der Technologie in naher Zukunft zu erwarten? Wo stehen wir mit der Entwicklung?
Artikel erschienen in IT Magazine 2021/12
Der Autor: Joseph Reger ist Fujitsu Fellow & Chief Technology Officer Central & Eastern Europe. (Quelle: Fujitsu )
Die Quantenphysik ist die Grundlage für zahlreiche Schlüsseltechnologien, die wir heute nutzen; wie Computer, Smartphones, Navigationsgeräte oder Fernseher. Was aber ist dann eigentlich der Unterschied zwischen herkömmlichen und Quantencomputern? Unsere aktuellen Chip-Technologien, unsere Halbleiter und Mikro­strukturen arbeiten auf Basis ausgewählter quantenmechanischer Effekte. Die damit ausgestatteten Rechner funktionieren aber nach dem klassischen binären Prinzip. Sie nutzen nur bestimmte Effekte der Quantenmechanik – ohne sich dabei selbst in einem Quantenzustand zu befinden oder Phänomene der Quantenphysik methodisch umzusetzen.

Quantencomputer dagegen arbeiten ausschliesslich quantenmechanisch. Das ist eine ganz andere Art von Funktionalität, Rechnen und Logik; mit völlig neuen Regeln und mit einer komplett anderen Form von Programmierung. Quantenrechner haben viel mehr Rechenleistung, der Quantenzustand bietet nach heutigem menschlichem Ermessen unendlich mehr Möglichkeiten. Ein funktionierender Quantenrechner wäre mit seiner Kapazität mühelos in der Lage, für klassische Rechner praktisch unlösbare Aufgaben schnell zu erledigen.

Superposition und Verschränkung

Statt mit herkömmlichen Bits arbeiten Quantencomputer mit Qubits. Ein Bit hat, ähnlich einem Lichtschalter, nur zwei Zustände: «0» oder «1» beziehungsweise «an» oder «aus». Ein Qubit dagegen kann unter den richtigen Bedingungen gleichzeitig die Zustände «0» sowie «1» annehmen und sogar auch alle Zustände dazwischen. Diese Überlagerung von Zuständen nennen Physiker Superposition. Das ist eine Grundlage für die potenziell enormen Rechenkapazitäten von Quantenrechnern. Denn mit jedem zusätzlichen Qubit wachsen die Möglichkeiten für Interaktionen zwischen den Qubits exponentiell – praktisch explodiert die Rechenleistung.

Die Verschränkung von Qubits ist ein weiteres Phänomen. Vereinfacht ausgedrückt: Sie bilden einen Verbund. Wenn das passiert, synchronisieren verschränkte Qubits ihr Verhalten. Dabei geht es nicht um Angleichung des Zustandes. Verändert ein verschränktes Qubit seinen Zustand, tun das auf ihre eigene Art auch alle anderen Qubits – augenblicklich. Das ist ein Prozess, der für klassische Computer unmöglich ist.
 
Seite 1 von 4

Neuen Kommentar erfassen

Anti-Spam-Frage Wie hiess im Märchen die Schwester von Hänsel?
Antwort
Name
E-Mail
SPONSOREN & PARTNER