Quantencomputing
Eine Einführung für Programmierer
Quantencomputer sind nicht nur ein Feld für Experten mit tiefem Fachwissen. Jeder kann lernen, sie zu programmieren. Und die Maschinen rücken der praktischen Nutzbarkeit näher. Zeit, sich mit den Grundlagen zu beschäftigen und zu verstehen, wie so ein Quantencomputer tickt.
Google demonstrierte im vergangenen Jahr eindrucksvoll einen ersten Fall von „quantum supremacy“, zu Deutsch Quantenüberlegenheit: Forscher des Konzerns ließen einen Quantencomputer ein Problem lösen, das ein klassischer Rechner nur mit exorbitant viel Zeit oder Speicherplatz hätte lösen können. Diese Überlegenheit ist der Grund für die Aufregung um Quantum Computing. Quantencomputer sind aber nicht in jeder Hinsicht besser als klassische Rechner. Einerseits gibt es Probleme, die weder herkömmliche Computer noch Quantenrechner praktisch lösen können. Andererseits können auch klassische Computer viele Dinge schon so gut, dass diese nicht von der Portierung auf Quantencomputer profitieren würden – niemand wartet etwa auf eine Quanten-Tabellenkalkulation.
Quantencomputer sind daher eher als Coprozessoren zu sehen und werden klassische Computer nicht ersetzen, sondern ergänzen. Trotzdem gibt es viele potenzielle Anwendungsfelder und die Hoffnungen sind groß: Profitieren könnten zeitkritische Optimierungsprobleme, wie sie zum Beispiel Navigations- und Verkehrsleitsysteme lösen müssen. Auch Probleme aus der künstlichen Intelligenz sind häufig Optimierungsprobleme. Materialforschung und Medizin könnten ebenfalls profitieren: Die Simulation von Molekülen und Proteinen fällt klassischen Computern sehr schwer, unter anderem weil hier quantenmechanische Effekte eine Rolle spielen. Quantencomputer können ausnutzen, dass sie genau solche Effekte zur Berechnung einsetzen – was die Grundlage ihrer Vorteile ist. Sie eignen sich dadurch ungleich besser zur Simulation solcher Systeme.