Quantencomputer einfach erklärt? So simpel ist es grundsätzlich nicht, dennoch kann man die neue Technologie auch für Laien erklären. Der Einsatz ist zunächst in der Industrie, in Laboren et cetera angedacht, doch die Grundidee ist durchaus spannend. Damit auch du auf dem neuesten Stand bleibst, bringen wir dir Quantencomputer näherbringen und sagen, was sie von den klassischen Computern unterscheidet. Ebenso gehen wir darauf ein, weshalb es so einen Hype gibt. Wie funktioniert ein Quantencomputer? Was noch Zukunftsmusik ist, könnte sich in den nächsten Jahren etablieren. Die Rede ist von einem Quantencomputer. Wir erklären dir, was das ist.
Quantencomputer: Einfach erklärt für Laien
Die Idee eines Quantencomputers basiert auf den Gesetzen der Quantenmechanik. Letztere dient unter anderem dazu, das Verhalten von Materie in verschiedenen Bereichen zu beschreiben. Zudem wird sie auch in der Kern-, Atom- und auch Festkörperphysik angewandt. Und das ist auch der große Unterschied zu den herkömmlichen PCs, die wir kennen. Die Basis sind hierbei nicht elektrische Zustände, sondern quantenmechanische.
Zahlreiche Unternehmen, wie etwa Google oder IBM, beschäftigen sich seit Jahren mit dieser Technologie. Doch warum wird so viel Geld in die Entwicklung von Quantencomputern gesteckt?
Klassische Computer arbeiten mit sogenannten Bits. Hierbei handelt es sich um Einsen und Nullen. Das sind im Endeffekt zwei Zustände: an und aus. Diese können aber nicht gleichzeitig angenommen werden, sondern nur einzeln. Und nun kommen die Quantencomputer ins Spiel. Diese nutzen Quantenbits (Qubits). Sie arbeiten zwar ebenfalls mit mit Einsen und Nullen, können aber im Gegensatz zu herkömmlichen Computer beide Zustände gleichzeitig annehmen (Superposition). Zudem ist es möglich, dass in einem Quantencomputer ein Qubit unendlich viele Zustände annehmen kann.
Das sind die Vorteile eines Quantencomputers
Die PCs heutzutage werden immer schlauer und effizienter, doch auch sie kommen irgendwann an ihre Grenzen. Sobald die Datenmengen extrem groß sind, kann es zu einigen Problemen kommen. Quantencomputer können hingegen unvorstellbare große Datenmengen verarbeiten. Das liegt, wie oben beschrieben, an den Zuständen, die angenommen werden können.
Zudem ist es möglich, dass die Qubits miteinander verbunden arbeiten (quantenverschränkt). Das bedeutet vereinfacht gesagt: Ändert sich der Zustand eines Qubits, dann ändern sich auch die anderen. Das geschieht dann in Überlichtgeschwindigkeit.
Allerdings müssen zunächst Qubits hergestellt werden. Das geschieht unter anderem mit einer sogenannten Ionenfalle. Hierbei werden elektrisch geladene Atome oder Moleküle in Feldern festgehalten, die elektrisch oder magnetisch sind. Durch Strahlungen können die Teilchen dann in verschiedene Zustände gebracht werden.
Sehr aufwendige Forschungen
Doch es gibt auch die Schattenseiten der Quantencomputer-Forschung. So schlau sie auch sind, so schwierig sind sie zu entwickeln. Ein sehr wichtiger Faktor ist Wärme. Sobald die Teilchen eine gewissen Energie aufgenommen haben, fangen sie an sich zu bewegen. Und Bewegung ist meist mit Wärme verbunden. Hierfür müssen die Forscher:innen die Qubits auf den absoluten Nullpunkt bringen (-273,15 Grad Celsius). Ein Quantencomputers ist vielleicht einfach erklärt, doch die Umsetzung durchaus schwierig.
Zudem gibt es das Problem, dass Qubits nicht lange stabil sind, sondern nur Bruchteile einer Sekunde. Damit Falsch- oder Fehleinschätzungen vermieden werden können, müssen aus diesem Grund noch mehr Qubits hergestellt werden.
Wann genau Quantencomputer alltagstauglich werden, ist noch längst nicht bekannt. Aufgrund der obengenannten Schwierigkeiten, könnte das noch sehr lange dauern. Doch dank der Forschungen werden sie immer besser erprobt und die Kenntnisse über diese Technologie noch weiter ausgeweitet. Festzuhalten ist, dass es sich hierbei um extrem effiziente Computer handelt, die jeden Supercomputer schlagen würden. Ein Quantencomputer ist einfach erklärt, zumindest theoretisch. In der Praxis wird es dann doch komplexer. Ebenfalls interessant: Forscher:innen war es zuvor gelungen, mithilfe eines Quantencomputers die Zukunft vorauszusagen. Und der MIT-Computer hat schon einmal den Zeitpunkt des Weltuntergangs berechnet.