Quantencomputer: Wie man mit Quantengattern programmiert
Mehrere Firmen bieten APIs und Interfaces für Quantum-Computing in der Cloud an. Diese stehen auch Privatpersonen offen und eignen sich zum Experimentieren.
(Bild: Albert Hulm)
- Dr. Florian Neukart
Verglichen mit klassischen Computern befinden sich Quantencomputer und deren Programmierung noch in den Kinderschuhen. Analog zu den Anfangstagen klassischer Rechner muss man deswegen mit relativ rudimentären Strukturen arbeiten. Nach Methoden zum Deklarieren und Setzen von Variablen oder nach Funktionen, Schleifen und Anweisungen darf man nicht suchen. Stattdessen beschreibt man das gewünschte Verhalten direkt als Verschaltung und Manipulation von Qubits.
Wie man das macht, hängt von der Architektur des verwendeten Quantencomputers ab. Quantengattercomputer programmiert man – wie der Name nahelegt –, indem man Logikgatter definiert und auf die Qubits anwendet. Solche "Gate Model"-Quantencomputer können beliebige Berechnungen ausführen, sie sind universell. Das Prinzip der Gatter ähnelt herkömmlichen Rechnern, die mithilfe klassischer Gatter operieren.
Es gibt verschiedene Programmiersprachen und APIs, um Quantengatter und ihre Verknüpfung zu beschreiben. Die eigentliche Aufgabe der Programmierung besteht aber weniger darin, eine bestimmte Gatterkombination in der gewählten Programmiersprache zu beschreiben – das ist einfach –, sondern die gewünschte Berechnung überhaupt auf eine Kombination von Gattern abzubilden. Dazu muss man verstehen, wie Quantengatter funktionieren und welche mathematischen Überlegungen ihnen zugrunde liegen. Um die Berechnungen kleinteilig nachzuvollziehen hilft es, schon einmal mit Matrizen und Vektoren gerechnet zu haben, nötig zum allgemeinen Verständnis ist das aber nicht.
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