IBM-Quantencomputer aus fünf Qubits
IBMs Forschungsabteilung hat einen Quantencomputer aus fünf Qubits mit einem Algorithmus erfunden, der ein mathematisches Problem schneller löst als herkömmliche Rechner.
Aus fünf Fluoratomen, die Teil eines Moleküls sind, bauten IBMs Forscher einen Quantencomputer. Jedes der Fluoratome dient als Hardware für ein Qubit, dem quantenmechanischen Analogon eines Bit. Um ein messbares Signal zu bekommen, schwimmen unzählige dieser Moleküle in einer Flüssigkeit. Das Herz des Quantencomputers sind die Kerne der fünf Atome. Sie werden mit kurzen Radiofrequenzpulsen angeregt und mit einer Methode ähnlich der eines Kernspintomographen messen die Forscher deren Reaktion. Das Molekül ist so beschaffen, dass die Atomkerne in einfacher Weise miteinander wechselwirken und so ein Quantenregister bilden.
Ein Qubit nimmt nicht nur den Zustand logisch 1 oder 0 an, sondern beide zusammen. Ein Register aus fünf Qubits vereint damit gleichzeitig alle möglichen Zustände in sich. Was für einen 5-Qubit-Quantencomputer eine einzige Rechenoperation ist, dafür braucht ein herkömmlicher Rechner mit einem 5-Bit-Register 32 Durchgänge. Das Beispiel, wenn auch sehr vereinfachend, demonstriert,welches Potenzial in einem Quantenrechner steckt.
Doch das Quantengebilde hat auch seine Schattenseiten. Das geisterhaft anmutende Zustandsgemenge eines Qubits bleibt – von Störungen von außen einmal abgesehen – nur solange erhalten, bis eine Messung erfolgt. Danach mutiert es zum schnöden Bit mit einer festen 1 oder 0. Damit die Rechenleistung des Quantencomputers deshalb nicht mit der Messung des Ergebnisses verpufft, müssen Algorithmen her, die ein gestelltes Problem so anpacken, dass ein einziges Ergebnis zum Schluss alle Lösungen enthält.
Die IBM-Forschungsgruppe um Isaac L. Chuang in San Jose hat hier Erstaunliches geleistet, denn sie konnten einen neuen Algorithmus in ihrem Quantencomputer implementieren. Dabei geht es darum, in einer mathematischen Funktion eine Periodizität zu finden. Was sehr theoretisch klingt, hat handfeste Anwendungen in der Kryptografie und kann bestehende Verschlüsselungsmethoden gefährden. Doch bis dahin wird wohl noch einige Zeit vergehen, denn erst, wenn die Zahl der Zustande zwanzig bis vierzig erreicht, wird der Quantencomputer vom Forschungs- zum Rechengerät. Wie und wann das realisiert werden soll, weiss derzeit niemand.
Ob der IBM-Computer "the world’s most advanced quantum computer ist", wie vollmundig verbreitet, darf übrigens bezweifelt werden. Schon im Juli veröffentlichte das renommierte Fachblatt Physical Review A einen Artikel, in dem ein Forschungskonsortium den ersten Quantencomputer aus fünf Qubits vorgestellt hatte, ebenfalls mit fünf Atomen in einem hausgemachten Molekül. Ein weiteres Experiment einer anderen Forschungsgruppe zeigte sogar acht Zustände in einem einzigen Atom.
Siehe dazu auch den Artikel in Telepolis: IBM meldet Durchbruch bei Quantencomputern. (jr)
