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Helmholtz Perspektiven 021_4

Helmholtz Perspektiven März – April 2014 15FORSCHUNG Eiskalt  Ein Mischkryostat kühlt die Computerchips auf minus 273 Grad Celsius. Bild: J. Braumüller, M. Weides Forscher arbeiten an rasend schnellen Chips für künftige Supercomputer. Martin Weides, Experi- mentalphysiker vom Karlsruher Institut für Techno- logie, erklärt die Idee dahinter – und weiß auch, wie groß die Chance ist, dass unsere künftigen Laptops solche Superrechner werden: „Das Revolutionäre an Quantencomputern ist, dass sie viele Rechenschritte parallel durchführen, während ein klassischer Computer sie nacheinander abarbeitet. Sie könnten zum Beispiel in verschie- denen Abschnitten eines Telefonbuchs gleichzeitig suchen, statt es von A bis Z durchzugehen. In Datenbanken zu recherchieren, würde mit ihnen viel schneller gehen, denn sie nähern sich dem Ergeb- nis über die Frage an: Wie wahrscheinlich ist es überhaupt, dass mein gesuchtes Ergebnis in diesem Abschnitt liegt? Noch stehen wir aber am Anfang der Entwick- lung. Im Prinzip ähnelt das Herz eines Quantencom- puters einem klassischen Computerchip, nur ist es zurzeit noch viel größer. Wir stellen Quantencompu- terchips her, die als kleinstmögliche Speichereinheit statt digitaler Bits so genannte Qubits haben. Bei ihnen gibt es nicht nur die klassische binäre In- formation 0 oder 1 – aus oder an –, sondern auch Werte dazwischen: quantenmechanische Zustände. Dadurch steigt die Rechenleistung deutlich an. Bei unserem Forschungsansatz arbeiten wir mit Supraleitern: Diese Materialien leisten bei extrem niedrigen Temperaturen keinen Wider- stand und leiten Elektrizität deswegen besonders schnell. Das ist wichtig, denn nur wenn die Qubits reibungslos miteinander verbunden sind, errei- chen die Chips bessere Rechenkapazitäten. Diese Supraleiter-Chips müssen wir dafür auf Temperatu- ren nahe des absoluten Nullpunkts von minus 273 Grad Celsius herunterkühlen. Daher wäre es auch nicht möglich, diese Chips zukünftig in Handys oder Laptops einzubauen. Viel wahrscheinlicher ist es, dass Firmen und Forschungseinrichtun- gen Quantencomputer in großen Rechenzentren nutzen. Denn ihre Vorteile liegen eindeutig in der Geschwindigkeit – und nicht etwa in einem gerin- gen Platzbedarf.“  Nachgefragt hat Kristine August Diesmal: Was ist eigentlich ein Quantencomputer? Nachgefragt!

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