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Nerd-Lexikon für Nicht-Nerds: Begriffe aus diversen Fachgebieten, für Nichtfachmänner verständlich erläutert. Über das Lexikon: Über das Lexikon.
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QUANTENCOMPUTER
(Kategorie: Computer)

Q. sind eine spezielle Art von Computern, an denen gerade intensiv geforscht wird und die, wenn es sie eines Tages geben sollte, bestimmte Aufgaben wesentlich effizienter als bisherige Rechner lösen könnten.

Das Grundprinzip von Computern ist das Bit - 0 oder 1, ja oder nein, schwarz oder weiß. Kein Grau. Und: Genau eine Operation kann zur gleichen Zeit in einer Recheneinheit durchgeführt werden, und genau eine Zahl kann dort gespeichert werden.

Betrachten wir einen solchen Rechner, wie er z.B. eine Telefonbuch-Inverssuche durchführt, also den Teilnehmer zu einer bestimmten Nummer sucht: Er nimmt den ersten Teilnehmer, vergleicht dessen Nummer, falls kein Treffer: er nimmt den nächsten Teilnehmer, vergleicht dessen Nummer, falls kein Treffer: er nimmt den nächsten Teilnehmer... Das dauert lang (vor allem bei sehr dicken Telefonbüchern).

Ein Bit kann also die Werte 0 oder 1 aufnehmen, zwei Bit die Werte 0, 1, 2 oder 3, drei Bit die Werte 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7. Heutige 64-Bit-Rechner können pro Zahl also 0, 1, 2, ... 18446744073709551614, 18446744073709551615 (=2^64-1) darstellen! Und zwar jeweils genau eine dieser Zahlen.

Q. hingegen haben als Grundeinheit das Qubit. Das ist im Grunde auch nur 0 und 1 - aber dank der Quantenmechanik kann bei diesen Qubits ein Zustand hervorgerufen werden, der Verschränkung genannt wird und der bedeutet, dass dort GLEICHZEITIG 0 und 1 drinstecken. Klingt rätselhaft, ist aber so, und: das hat Folgen.

Denn der Rechner kann dadurch genauso viele Zahlen speichern wie ein gewöhnlicher Rechner, aber: nicht jeweils eine, sondern ALLE GLEICHZEITIG!

Schauen wir wieder ins Telefonbuch. Der Q. muss nicht jeden Teilnehmer nacheinander mit unserer bekannten Nummer vergleichen, sondern er führt diese Vergleichsoperation auf allen Teilnehmern gleichzeitig aus. Das Ergebnis erscheint nach einer Rechenoperation!

Praktische Bedeutung hat das weniger bei der Benutzung von Schreibprogrammen, dort gibt es wohl keinen nennenswerten Geschwindigkeitszuwachs... Aber vor allem eine Aufgabe kann der Q. extrem schnell durchführen: Die Faktorisierung von Zahlen. Und auf der Tatsache, dass herkömmliche Rechner dies nicht schnell können, basiert die gesamte Sicherheitsinfrastruktur im Internet... Ein durchaus bedrohliches Szenario: Jemand hat schon einen Q., sagt es aber nicht.

Bisher jedoch scheint das nicht der Fall. Es gibt Q. mit einigen wenigen Qubits (viel zuwenige zum wirklichen Rechnen), es gibt aber immense Probleme bei der Konstruktion: Die Verschränkung der Qubits ist physikbedingt nämlich eine sehr fragile Angelegenheit. Man muss sie extrem von der Umwelt abschotten, auf -270°C kühlen usw. - nicht eben die Maschine für das Wohnzimmer...

Aber es bleibt spannend - und die Fragen sind: a) Wann ist es soweit? b) Welche Kryptografie wird es dann geben?

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