Reich einzelner Moleküle und Atome
Quantencomputer sollen Datenverarbeitung revolutionieren

Die fortwährende Miniaturisierung der herkömmlichen Elektronik nähert sich einer physikalischen Grenze: Im Reich einzelner Moleküle und Atome regiert die Quantenmechanik.

HB/dpa HAMBURG. In diesen winzigen Dimensionen verhalten sich Schaltkreise vollkommen anders als in der klassischen Elektronik. Dieses Hindernis möchten Forscher mit dem Quantencomputer in einen Vorteil verwandeln, in dem sie die Quanteneffekte gezielt ausnutzen. 1994 gelang es dem US-Forscher Peter Shor von den Bell-Labs in Murray Hill (New Jersey) erstmals nachzuweisen, dass ein Quantencomputer sehr viel schneller rechnen kann als ein klassischer Computer.

Quantencomputer speichern ihre Informationen in so genannten Qubits. Wie ihre klassischen Pendants, die Bits, können Qubits zwei Zustände annehmen. Anders als klassische Bits lassen sich die Zustände der Qubits jedoch zu einer Art Zwitterzustand überlagern, für die es bei klassischen Computern keine Entsprechung gibt. So können drei überlagerte Qubits alle Werte von 0 bis 7 darstellen. Eine Funktion, die diese Überlagerung auswertet, könnte die Ergebnisse zu allen Werten in einem Rechenschritt erhalten. Ein klassischer Computer muss hingegen für jeden Wert eine neue Berechnung ausführen.

Quantencomputer sind damit Parallelrechner mit extrem hoher Kapazität und Schnelligkeit. Der Bau eines Quantencomputers erfordert jedoch Tausende Qubits, die so gekoppelt werden müssen, dass ihre quantenmechanischen Eigenschaften erhalten bleiben.

Mit einem bescheidenen Quantencomputer aus sieben atomaren Qubits gelang es IBM-Forschern im Frühjahr 2002 erstmals, eine Zahl in Faktoren aus Primzahlen zu zerlegen. Mit dieser Faktorisierung von 15 zu 3 mal 5 hatten sie den Praxisbeweis, dass Shors Quantenalgorithmus funktioniert. Ob Quantencomputer einmal in Serie gefertigt werden, ist noch Gegenstand von Spekulationen. Den klassischen PC auf dem Schreibtisch werden sie in absehbarer Zeit jedoch kaum verdrängen.

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