Quantencomputer: Was er ist und wie er funktioniert

Das moderne Zeitalter der Technologie ist und bleibt spannend, da kommt noch wesentlich mehr auf die Menschheit zu. Der neueste Hype der Technologie dreht sich zur Abwechslung nicht um Virtual Reality oder das Metaversum, sondern um mehr Leistung von Computern. An dieser Stelle kommen Quantencomputer zum Einsatz.

Die Idee von Quantencomputern entstand bereits am Ende der 1950er Jahre. Um sie jedoch umzusetzen, mussten zunächst Computer, wie wir sie heute kennen, entwickelt werden. Es setzt sich auch bei der Entwicklung von Technologie nur ein Stein auf den anderen und ohne die bisherigen Fortschritte gäbe es nicht einmal ein Online Casino Austria im Internet. Entsprechend haben wir als Menschen der Computertechnik viel zu verdanken. Computer sind in ihrer Leistungsfähigkeit allerdings begrenzt, selbst bei einem sogenannten Supercomputer. Um diese Lücke zu schließen, tauchen allmählich Quantencomputer auf.

Was kann man sich unter einem Quantencomputer vorstellen?

Um zu verstehen, was ein Quantencomputer ist, muss man sich auf die grundlegenden Eigenschaften eines Computers konzentrieren.

Herkömmliche Computer verwenden Chips, die mit Dateneinheiten in Form von Bits funktionieren. Die einzelnen Bits wiederum bestehen nur als Algorithmus, entweder als 1 oder 0. Entsprechend besteht jede App, die man verwendet, oder gar jedes Foto auf dem Computer aus lauter Nullen und Einsen. Zwischen 0 und 1 oder darüber hinaus gibt es keine Dateneinheiten bei den Bits.

Das ist eine ziemlich starre Ansicht der Welt, in der wir leben. Wie auch Ihnen mit Sicherheit bekannt ist, gibt es viel mehr als nur Nullen und Einsen — vor allem in der Natur. Um es in anderen Worten zu sagen, gibt es nicht nur schwarz und weiß auf der Welt, sondern auch Zwischentöne.

Physiker haben in den letzten Jahrzehnten herausgefunden, je kleiner eine Einheit wird, merkwürdige Dinge geschehen. An dieser Stelle kommt die Quantenmechanik zum Einsatz, die sowohl Biologie als auch Chemie und Physik miteinander verbindet. Kleinste Dinge können miteinander verbunden sein und es gibt einen gewissen Grad an Unsicherheit.

Ein Quantencomputer macht sich diese Prinzipien zunutze. Dateneinheiten bestehen bei einem Quantencumputer aus Quantumbits, die man auch Qubits nennt. Ein Qubit kann sowohl eine 1 als auch eine 0 oder ein Wert zwischen 1 und 0 darstellen. Dies ermöglicht ungeahnte Optionen für komplizierte Berechnungen, für die ein normaler Computer Jahre brauchen würde.

Funktionsweise von Quantencomputern

Wie soeben erwähnt, funktionieren Quantencomputer mit anderen Dateneinheiten, die unterschiedliche Werte annehmen können. Sie könnten rein theoretisch auch gleichzeitig eine 1 sein, wenn man eine Rechnung durchführt. Schauen wir uns die Funktionsweise doch an einem Beispiel an:

Nehmen wir an, Sie hätten zwei Münzen. Wenn sie diese zwei Münzen werfen, ist das Resultat ungewiss. Immerhin handelt es sich um zwei Objekte, die nicht miteinander verbunden sind. In der Quantenverschränkung sind die Dinge jedoch miteinander verbunden, sodass beide Münzen dieselbe Seite aufzeigen müssten, wenn man sie wirft.

Wie oder warum Quantenverschränkung funktioniert, ist Wissenschaftlern noch immer ein Rätsel. Interessant ist hierbei auch, dass das Ergebnis von Tests in der Quantenmechanik immer ein unterschiedliches Ergebnis haben können und scheinbar von der Erwartungshaltung eines Beobachters beeinflusst werden können. Das beste Beispiel ist hierfür Schrödingers Katze.

Im Gegensatz zu traditionellen Computern lassen Quantencomputer eine gewisse Unsicherheit zu, sodass man kein sicheres Ergebnis erwarten kann. Dank ihrer höheren Leistungsfähigkeit können sie dabei helfen, komplizierte Systeme zu managen oder gar zu überwinden.

Anwendung von Quantencomputern

Noch steckt die Entwicklung von Quantencomputern quasi in den Kinderschuhen, obschon es die ersten Modelle mit bis zu 50 Qubits gibt. Ähnlich wie bei Computern der ersten Stunde sind sie noch sehr groß und leider sind sie sehr anfällig. Sie müssen in einer kühlen Umgebung von rund 0 º C aufbewahrt werden und über eine Abschirmung vor elektromagnetischen Strahlungen verfügen. Somit sind Quantencomputer noch lange nicht für den privaten Einsatz bereit. Ferner können sie in den folgenden Bereichen eingesetzt werden:

• Wissenschaft
• Wirtschaft
• Cybersicherheit

Quantencomputer in der Wissenschaft

Quantencomputer können wesentlich schneller extrem umfangreiche und komplizierte Berechnungen durchführen. So können sie zur Entwicklung neuer Materialien wie zum Beispiel zum Bau oder für Batterien von E-Autos eingesetzt werden. Aber auch in der Biomedizin lassen sich mit Quantencomputern neue Medikamente entwickeln, die sogar individuell auf die DNA eines Patienten zugeschnitten sein kann.

Höhere Cybersicherheit

Quantencomputer sind bereits jetzt in der Lage, gewöhnliche Sicherheitssysteme wie von Banken zu knacken. Damit sind sie ihnen haushoch überlegen. Auf der anderen Seite können Quantencomputer extrem sichere Schlüssel entwickeln, die wiederum nicht zu hacken sind — nicht einmal von einem anderen Quantencomputer

Wirtschafts- und Finanzbereich

Prognosen mit herkömmlichen Computern sind sehr starr und nicht sonderlich zuverlässig. Sie können nur einen begrenzten Datensatz für Modelle aufnehmen. Ein Quantencomputer kann mehrere Datensätze analysieren und beispielsweise Prognosen für die Wirtschaft und den Finanzmarkt erstellen. Selbst Betrugsmaschen lassen sich mit Quantencomputern leichter aufdecken.