Vor Kurzem machten Meldungen zur Realisierbarkeit von Quantennetzwerken die Runde durch die Medien: Das Ziel wäre es, ein Quanteninternet aufzubauen, in dem Quantencomputer miteinander vernetzt Quanteninformationen austauschen. Doch ist dies überhaupt sinnvoll?

Tatsächlich handelt es sich bei der Arbeit von Stephan Ritter am Max-Planck-Institut für Quantenoptik um die Verbindung zweier Quantenbits (Qbits). Um von einem Quantencomputer sprechen zu können, muss zunächst die Vernetzung vieler solcher Qbits gelingen. Erst dann könnte man als nächsten Schritt von der Vernetzung mehrerer Computer über eine Glasfaser sprechen. Dieser Schritt wurde hier demonstriert: Die Verbindung zweier Qbits über weite Entfernungen von einem Raum zum anderen. Die Effizienz dieses Prozesses ist noch verbesserungswürdig. Aber selbst wenn eine deutliche Verbesserung gelingt, ist die durchschimmernde Vision des Quanteninternets maßlos übertrieben.

Das Internet verwenden wir größtenteils zum Austausch von klassischen Informationen. Sie lesen diese Zeilen, weil über das Internet Einsen und Nullen ausgetauscht werden, über die Zeichen und Bilder, Musik und Video kodiert werden können. Stellen wir uns vor, diese Information würde statt über ein klassisches binäres Muster über Quanteninformation übertragen werden. Statt Eins und Null hätten wir eine phasenrichtige Überlagerung aus Quantenzuständen. Der damit übertragene Text wäre derselbe. Ein Quantennetzwerk hätte für die meisten Anwendungen des Internets keinen zusätzlichen Nutzen. Es wäre nur deutlich komplizierter.

Brauchen wir also keine Quantencomputer? Doch: Es gibt einige Anwendungen, die mit Quantenrechnern um Größenordnungen effizienter durchgeführt werden könnten – etwa die Faktorisierung großer Zahlen, die mit klassischen Computern sehr Zeit raubend ist. Quantencomputer werden zusammen mit Glasfaserübertragung der Quantenzustände auch in der Kryptografie nützlich sein. Es ist aber nicht zu erwarten, dass sie jemals klassische Computer ersetzen können. Dazu ist ihre Programmierung zu aufwändig und der zu erwartende Nutzen bei Aufgaben wie Textverarbeitung und Buchführung zu gering.

In Garching werden die beiden Qbits durch je ein Rubidiumatom repräsentiert. Damit lässt sich sehr spannende Grundlagenforschung zu den Fundamenten der Quantenmechanik durchführen, und man kann Algorithmen zum Quantencomputing testen. Die Realisierung ist aber technisch kompliziert und kaum integrierbar. Eine massentaugliche Umsetzung mit vielen Qbits kann nur durch halbleiterbasierte Quantenchips gelingen. Vielleicht werden wir es erleben, dass es Quantenkoprozessoren als Bauteile geben wird, die in Computern spezielle Aufgaben wie schnelle Faktorisierung übernehmen können. Das Potenzial, klassische Computer zu ersetzen, sehe ich in Quantencomputern aber nicht.