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Informatik: Vernetzte Quantencomputer

Computer, die sich die exotischen Gesetze der Quantenmechanik zu Nutze machen, sind derzeit noch im Versuchsstadium – als störanfällige Prototypen für einfache Rechenoperationen. Doch nun hoffen die Entwickler, durch Vernetzung vieler derartiger Bausteine dem Ziel näher zu kommen, den ersten echten Quantencomputer zu bauen.
Auf dem Weg zum Quantencomputer

Seit 20 Jahren versuchen Laborteams in aller Welt, die seltsamen Gesetze der Mikrowelt für Fortschritte in der Datenverarbeitung zu nutzen. Gemäß der Quantenmechanik sind Elektronen zugleich Teilchen und Wellen, Quantenobjekte können sich an mehreren Orten gleichzeitig aufhalten, und mitunter bleiben zwei Teilchen über große Distanzen so eng miteinander verbunden, als wären sie ein einziges Quantenobjekt. Auf diesen Eigenschaften beruhende Geräte sollten über ungeahnte Fähigkeiten in den Bereichen Informatik und Messtechnik verfügen. Beispielsweise dürften klassische Verschlüsselungen vor solchen Apparaten nicht mehr sicher sein.

Andererseits lassen sich damit Daten absolut abhörsicher speichern und übertragen. Quantengeräte könnten zudem komplizierte physikalisch-chemische Prozesse simulieren, die Präzision von Atomuhren steigern und als winzige Sensoren die Eigenschaften biologischer Systeme auf atomarer Ebene messen. Die möglichen Anwendungen reichen von der Materialwissenschaft über die Chemie bis zur Biologie und Medizin.

Wegen solch faszinierender Aussichten versuchen die amerikanischen Technikriesen Google und Intel sowie mehrere Start-up-Unternehmen und Rüstungsbehörden Quantencomputer zu entwickeln. Die universitäre Forschung ist eifrig mit dabei: Allein im Jahr 2015 publizierten drei wichtige Fachzeitschriften mehr als 3000 Artikel zum Thema Quantencomputer oder Quanteninformation. ...

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  • Quellen

Childress, L. et al.: Atom-Like Crystal Defects: From Quantum Computers to Biological Sensors. In: Physics Today 67, S. 38 – 43, 2014

Debnath, S. et al.: Demonstration of a Small Programmable Quantum Computer with Atomic Qubits. In: Nature 536, S. 63 – 66, 2016

Devoret, M. H., Schoelkopf, R. J.: Superconducting Circuits for Quantum Information: An Outlook. In: Science 339, S. 1169 – 1174, 2013