Quantencomputer: Warum verschiedene Qubit-Konzepte Leistungsvergleiche behindern
Verschiedene Ansätze versuchen, das Leistungsvermögen der Quantencomputer in nur einer Metrik abzubilden, aber derzeit hinkt jeder Vergleich.
(Bild: IBM)
- Wadim Wormsbecher
Die Theorie des Quantencomputing und auch die Hersteller der ersten Qubit-Systeme versprechen revolutionäre Möglichkeiten: Der sogenannte Quantenvorteil erlaube es problemlos, alle Passwörter zu knacken, beliebig komplexe Moleküle zu simulieren und zu falten und die schwierigsten Optimierungsprobleme in Rekordzeit zu lösen. Faszinierenderweise sind diese Behauptungen alle wahr. Der Haken dabei ist aber, dass noch ein weiter Weg zu gehen ist, bis Quantencomputer die dafür notwendige Reife erreicht haben. In der Innovationsabteilung der Bundesdruckerei beschäftigen wir uns im Projekt Qu-Gov mit diesen Potenzialen, aber auch mit den Risiken von Quantentechnologien.
Quantencomputer lassen sich in ihrer Funktionsweise nur sehr begrenzt mit den uns bekannten Computern vergleichen. Vielmehr handelt es sich bei modernen Quantencomputern um Laboraufbauten, die grob gesagt aus zwei Arten von Bauteilen bestehen: den Steuer- und den Rechenelementen. Steuerelemente sind hochpräzise Apparaturen wie Laser, Magnete, Kühlungs- und Vakuumpumpen. Bei den Rechenelementen handelt es sich stets um Qubits, die kleinsten Recheneinheiten der Quantencomputer, konzeptionell vergleichbar mit den Bits bei klassischen Computern.
Man kann sich ein Bit als liegende Münze entweder im Kopf- oder Zahl-Zustand vorstellen. Qubits können aber auch Superpositionen dieser Zustände nutzen, das heißt "gleichzeitig" im Kopf- und Zahl-Zustand sein. Ein Bild dafür ist eine in die Luft geworfene Münze. Quantencomputer rechnen sozusagen während des Wurfes. Zudem lassen sich Qubits miteinander verschränken. Das kann man sich wie einen festen Stock zwischen zwei Münzen vorstellen. Wirft man eine Münze, fliegt auch die andere. Wenn eine gelandet ist, ist es die andere auch und aus dem Zustand der einen ergibt sich durch die feste Verbindung zwingend der Zustand der andern. Die Effekte Verschränkung und Superposition erlauben es einem Quantencomputer, eine Vielzahl von Möglichkeiten in einem Schritt zu berechnen. Das ist der sogenannte Quantenvorteil.
Immer mehr Wissen. Das digitale Abo für IT und Technik.
Virtualisierungsoftware: Alternativen zu VMware
Fujifilm X100VI im Test: Neuauflage der beliebten Edelkompaktkamera
OpenCore Legacy Patcher: Wie Sie alte Macs mit jungem macOS aufbrezeln
Smart-Home-Zentralen im Vergleich: Amazons Echo Hub gegen Home Assistant
Prepaid, Debit, Credit: Wie Sie die passende Kreditkarte finden
Virtualisierung: Wie man Proxmox Virtual Environment produktiv nutzt
Immer mehr Wissen. Das digitale Abo für IT und Technik.
Virtualisierungsoftware: Alternativen zu VMware
Fujifilm X100VI im Test: Neuauflage der beliebten Edelkompaktkamera
OpenCore Legacy Patcher: Wie Sie alte Macs mit jungem macOS aufbrezeln
Smart-Home-Zentralen im Vergleich: Amazons Echo Hub gegen Home Assistant
Prepaid, Debit, Credit: Wie Sie die passende Kreditkarte finden