Was sind Quantencomputer?

Mit Quantencomputer kann man neue Medikamente entwickeln oder Codes knacken. Sie sind schneller, effizienter und leistungsstärker als normale Computer. Was aber sind Quantencomputer genau?

Wie funktioniert ein Quantencomputer?
Ein Quantencomputer versteht und verarbeitet Informationen anders als ein normaler Computer. Dieser speichert Informationen in Bits, die zwei mögliche Zustände annehmen können, entweder Eins oder Null. Je mehr Prozessoren ein Computer hat, desto schneller kann er Rechnungen anstellen und Bitfolgen auswerten.
Ein Quantencomputer speichert Daten in Quantenbits, auch Qubits genannt. Diese befunden sich nicht nur in einem Zustand, also Null oder Eins, sondern in beiden zugleich. Das nennt man Superposition. Erst wenn man sie misst, entscheiden sie sich für einen Zustand. Das bedeutet auch, dass ein Quantencomputer mit vier Qubits nicht nur vier, sondern vier mal vier verschiedene Zustände haben kann.
Das ganze ist schwer vorstellbar, bedeutet aber, dass er viel mehr Rechnungen vornehmen kann als ein klassischer Computer, da er als möglichen Kombinationen gleichzeitig ausprobieren kann, anstatt sie nacheinander auszurechnen.

Quantencomputer haben noch eine andere außergewöhnliche Eigenschaft. Qubits können auch über extrem große Distanzen innig miteinander verbunden sein, das nennt man dann Verschränkung.
Du kannst dir das so vorstellen wie zwei eineiige Zwillinge. Wird einer krank, fühlt sich der andere auch nicht gut. Ebenso ist es mit Qubits, verändert sich der eine, hat das Auswirkungen auf den verschränkten Partner. Dadurch kann man zum Beispiel über lange Entfernungen Schlüsselcodes verschicken, ohne dass jemand diese mitlesen kann.

Gibt es schon einen Quantencomputer?
Quantencomputer existieren bisher nur in sehr kleinem Maßstab mit wenigen Qubits. Das liegt daran, dass es so schwierig ist, Quantenzustände stabil zu halten. Je mehr Qubits man in einen Computerchip einbaut, desto häufiger können Fehler passieren. Den bisher leistungsfähigsten Quantencomputer hat IBM gebaut mit 20 Qubits. Mit dem System kann man schon eine Menge berechnen.
Google steht auch vor einen Durchbruch, der Tach-Konzern möchte noch dieses Jahr einen Quantencomputer mit 49 Qubits vorstellen.

Wofür kann man Quantencomputer nutzen?
Momentan werden sie meist eingesetzt, um ein schwieriges Optimierungsproblem zu lösen. Dabei wird aus einer Reihe möglicher Lösungen für ein mathematisches Problem die beste gesucht. In Zukunft wird man Quantencomputer in der Pharmaforschung, der Materialwirtschaft und der Finanzbranche anwenden können. In der Pharmaforschung könne ein Quantencomputer die Struktur von Molekülen simulieren, normale Rechner können das zu Beispiel nicht. Das könnte zum Beispiel dabei helfen, neue Medikamente zu entwickeln. In der Finanzbranche können Quantencomputer dazu genutzt werden, neue Finanzprodukte zu entwickeln.

Hast du schon von Quantencomputern gehört? Schreibe mir die Antwort ins Kommentarfeld unter diesen Artikel.


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