Quantencomputer

Es gibt derzeit mehrere Möglichkeiten, Quantencomputer zu bauen. Eine davon muss man sich als Glühfaden einer Glühlampe, der kopfüber hängt, vorstellen. Statt einer schlanken Drahtwindung hat sie organisierte silbrige Schwärme, die sauber um einen Kern geflochten und in Schichten angeordnet sind, die sich nach unten hin verengen. Goldene Platten unterteilen die Struktur in Abschnitte.

Der äußere Teil dieses Gefäßes, Kronleuchter genannt, ist ein überladener Kühlschrank mit einem speziellen Gemisch aus verflüssigtem Helium, der den Quantenchip des Computers auf nahezu den absoluten Nullpunkt, die kälteste theoretisch mögliche Temperatur, herunterkühlt.

Bei solch niedrigen Temperaturen nehmen die winzigen supraleitenden Schaltkreise im Chip ihre Quanteneigenschaften an. Genau diese Eigenschaften können für bisher auf einem klassischen Computer praktisch unmögliche Rechenaufgaben genutzt werden.

Quantencomputer können binäre “Bits” des klassischen Computers durch “Qubits” ersetzen. Qubits arbeiten nach den Gesetzen der Quantenmechanik – der Theorie, dass die Physik auf atomarer und subatomarer Ebene anders funktioniert. So wie man mehr Transistoren hinzufügt, um die Fähigkeiten eines klassischen Computers zu erweitern, fügt man mehr Qubits hinzu, um einen leistungsfähigeren Quantencomputer zu schaffen. Dank einer quantenmechanischen Eigenschaft, die “Verschränkung” genannt wird, können Wissenschaftler mehrere Qubits in denselben Zustand versetzen, selbst wenn die Qubits nicht miteinander in Kontakt sind. Und während einzelne Qubits in einer Überlagerung von zwei Zuständen existieren, steigt diese exponentiell an, wenn man mehr Qubits miteinander verschränkt. So speichert ein Zwei-Qubit-System 4 mögliche Werte, ein 20-Qubit-System mehr als eine Million.

Mit milliardenschweren Investitionen von Regierungen und den größten Unternehmen der Welt ist der Wettlauf um die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern in vollem Gange. Aber im Moment sind ernsthafte Quantencomputer noch in weiter Ferne. (Nach scientificamerican.com/quantum-computer)