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Beinahe ein Quantencomputer

Beinahe ein Quantencomputer

Google und die NASA haben 15 Millionen Dollar ausgegeben und jetzt einen adiabatischen Quantencomputer der Öffentlichkeit vorgestellt. Von der Übermaschine, dem kohärenten Quantencomputer, ist man aber noch ein ganzes Stück entfernt.

Im Gegensatz zu „normalen“ Computern kann ein Quantencomputer nicht nur mit den binären Einsen und Nullen rechnen, er ist in der Lage, auch mit der Überlagerung der Zustände 1 und 0 zu operieren – und auch mit beiden gleichzeitig, der sogenannten Superposition.

Das klingt komplex und ist es auch. Wie kann ein Bit als Information gleichzeitig 0 und 1 tragen? Bisher war ein Bit entweder 1 oder 0. Dazu hat der Physiker Schrödinger ein Gedankenexperiment „aufgebaut“, das den Namen „Schrödingers Katze“ trägt.

In einer verschlossenen Kiste befinden sich eine Katze und ein Glasgefäß mit einem tödlichen Gas. Dazu ein radioaktives Atom, das beim Zerfall dafür sorgt, dass das Gas entweicht und die Katze tötet. Ein Betrachter kann von außen nicht erkennen, ob das Atom schon zerfallen ist, er weiß nicht, ob die Katze noch lebt oder schon gestorben ist. Die Katze befindet sich in einem Zwischenzustand (lebendig – tot), sie ist in der Superposition beider Zustände.

Mit Hilfe der Superpositionen (und anderer quantenphysikalischen Eigenschaften wie dem Tunneleffekt, der es unnötig macht, energetische „Berge“ zu überwinden) können Quantenchips hochkomplexe Rechenoperationen Millionen Mal schneller durchzuführen, als es herkömmliche Computer können. So lautet zumindest die Theorie, denn es wird wohl noch Jahr oder Jahrzehnte dauern, bis wir „echte“ Quantencomputer einsetzen können.

Die NASA interessiert sich für einen solchen Rechenknecht, da sie bei den Problemen, die etwa eine Besiedlung des Mars aufwerfen, mit einer gigantischen Zahl an Variablen umgehen muss – die sich darüber hinaus auch noch laufend ändern können. Mit dieser Art von Berechnung sind herkömmliche Computer – und mögen Sie noch so leistungsstark sein – recht schnell überfordert, die erforderliche Rechenzeit würde ab einer bestimmten Komplexität der Rechenoperationen die Lebensdauer eines Menschen bei weitem überschreiten. Um bei unserem Bild zu bleiben: ein heutiger Rechner müsste alle Berge überklettern, ein Quantencomputer könnte bequem mit der U-Bahn durch den Tunnel fahren.

Was mit dem D-Wave Vesuvius-Prozessor des NASA/Google Computer gezeigt werden soll, ist die Tatsache, dass es diesen Tunnel gibt – und dass dort eine U-Bahn fährt. Kurz: die Maschine soll beweisen, dass Quantencomputer machbar sind – und auch so funktionieren, wie es sich die Wissenschaftler vorstellen.

Dem Vernehmen nach kann man das Ergebnis als „vielversprechend“ bezeichnen.

Mehr (anschauliche) Informationen über Quantencomputer: www.quantencomputer.de

Bildquelle: PeteLinforth / pixabay