Quantencomputer

Quantencomputer oder Quantenprozessoren sind Prozessoren, die quantenmechanische Phänomene wie Überlagerung und Verschränkung zur Durchführung von Berechnungen verwenden. Anders als digitale Computer arbeiten sie also nicht auf Basis der klassischen Physik oder Informatik, sondern auf Basis quantenmechanischer Zustände.

Quantencomputer werden verwendet, um Berechnungen durchzuführen, die theoretisch oder physikalisch implementiert werden können.

Das Gebiet des Quantencomputers ist eigentlich ein Unterfeld der Quanten-Informationswissenschaft, welches die Quantenkryptographie und die Quantenkommunikation miteinschließt. Quantum Computing wurde in den frühen achtziger Jahren gestartet, als Richard Feynman und Yuri Manin die Idee zum Ausdruck brachten, ein Quantencomputer könne das simulieren, was ein klassischer Computer nicht kann. 1994 schockierte Peter Shor die Welt mit einem Algorithmus, der das Potenzial hatte, alle gesicherten Kommunikationen zu entschlüsseln.

Es gibt zwei Hauptansätze zur physikalischen Implementierung eines Quantencomputers, analog und digital. Analoge Ansätze werden weiter in Quantensimulation, Quantenanlagerung und adiabatische Quantenberechnung unterteilt. Digitale Quantencomputer verwenden Quantenlogikgatter zur Berechnung. Beide Ansätze verwenden Quantenbits oder Qubits.

Qubits sind für die Quantenberechnung von grundlegender Bedeutung und entsprechen in gewisser Weise den Bits in einem klassischen Computer. Qubits können sich in einem Quantenzustand von 1 oder 0 befinden. Sie können sich aber auch in einer Überlagerung der Zustände 1 und 0 befinden. Wenn Qubits gemessen werden, geben sie jedoch immer eine 0 oder eine 1 basierend auf dem Quantenzustand, in dem sie sich befinden.

Bereits existierende, physische Quantencomputer sind sehr laut und die Quantenfehlerkorrektur ist ein aufstrebendes Forschungsfeld. Die Vorherrschaft der Quanten ist der erhoffte nächste Meilenstein, den das Quanten-Computing bald erreichen soll. Obwohl auf dem Gebiet des Quantencomputings viel Geld eingesetzt wird, wurden bis 2019 keine kommerziell nützlichen Algorithmen für die heutigen, lauten Quantencomputer veröffentlicht.

Quantenvorherrschaft

John Preskill hat den Begriff Quantenvorherrschaft eingeführt, um den hypothetischen Geschwindigkeitsvorteil zu beschreiben, den ein Quantencomputer in einem bestimmten Bereich gegenüber einem klassischen Computer hätte. Google kündigte 2017 an, bis Ende des Jahres eine Quantenvorherrschaft zu erreichen, was jedoch nicht geschah. IBM sagte im Jahr 2018, dass die besten klassischen Computer innerhalb von fünf Jahren bei einigen praktischen Aufgaben besiegt werden und betrachtet den Quantentest der Vorherrschaft nur als potenziellen zukünftigen Maßstab.

Die Quantenvorherrschaft ist noch nicht erreicht, und Skeptiker wie Gil Kalai bezweifeln, dass dies jemals der Fall sein werde. Bill Unruh bezweifelte bereits 1994 in einem Artikel die Praktikabilität von Quantencomputern.

Roger Schlafly und andere haben darauf hingewiesen, dass die behaupteten theoretischen Vorteile des Quanten-Computing über die bewährte Theorie der Quantenmechanik hinausgehen und nicht-standardisierte Interpretationen wie die Interpretation vieler Welten und negative Wahrscheinlichkeiten implizieren. Schlafly behauptet, dass die Quantenmechanik nicht mehr so auf die Wahrscheinlichkeit angewiesen ist wie andere Wissenschaftszweige, sondern lediglich die erwarteten Werte von Observablen berechnet. Er weist auch darauf hin, dass Argumente über die Komplexität von Turing nicht rückgängig gemacht werden können. Diejenigen, die Bayes Interpretationen der Quantenmechanik bevorzugen, haben die physikalischen Eigenschaften der verwendeten mathematischen Abstraktionen in Frage gestellt.

Was können wir für Sie tun?

Telefontermin vereinbaren Anfrage senden