David Divincenzo leitet das Peter Grünberg Institut für Theoretische Nanoelektronik am Forschungszentrum Jülich und lehrt am Institute for Theoretical Quantum Information der RWTH Aachen. Außerdem ist er einer der beiden Gründungsdirektoren des JARA-FIT Instituts für Quanteninformation. Bild: FZJ

„Tore zu einer ganz anderen Welt“

Auch wenn es noch „ein paar Probleme“ gibt: Der Quantencomputer kommt. Davon ist David DiVincenzo überzeugt.

Als Werner Heisenberg einmal gefragt wurde, wie man sich die Quantenphysik vorstellen solle, sagte er nur: „Versuchen Sie’s lieber erst gar nicht!“ Hat Sie das nie abgeschreckt?

Ach, diese alten Zitate! Die sind doch längst überholt. Man sagte ja auch einmal, dass nur sechs Menschen auf der ganzen Welt die Relativitätstheorie verstehen könnten, und heute ist sie gar nicht mehr so mysteriös. Eines haben die Quantenphysik und die Relativitätstheorie übrigens gemeinsam: Wer sich damit beschäftigt, den bringen diese Dinge aus seiner Alltagserfahrung heraus, denn deren Regeln gelten dort auf einmal nicht mehr.

Sie arbeiten an den Grundlagen dafür, dass eines Tages Quantencomputer gebaut werden können. Was können die, was bisherige Rechner nicht können?

Dafür gehe ich ein bisschen in die Geschichte zurück. Nehmen Sie die erste Rechenmaschine, den ENIAC-Computer aus dem Jahr 1946, ein raumgroßes Gerät. Es folgte eine Innovation, dann die nächste, die Rechenleistung stieg immer weiter und die Geräte wurden immer kleiner. Bei einem Supercomputer von heute reicht ein einziger Millimeter für die Rechenleistung, die ENIAC damals schaffte. Aber das Funktionsprinzip ist immer noch das gleiche. Wir gehen jetzt eine Ebene zurück und arbeiten an einem völlig neuen Funktionsprinzip. Diese neuen Computer werden so weit entfernt sein von den heutigen Supercomputern, wie diese Supercomputer von den ersten Rechenmaschinen.

Ein gewaltiger Fortschritt. Wodurch wird der möglich?

Sehr grob erklärt: Heute rechnen Computer mit Bits, die nur die beiden Werte ‚0‘ oder ‚1‘ annehmen können. Ein Quantencomputer arbeitet mit Quantenbits, den sogenannten Qubits. Die können beliebig viele Zwischenzustände annehmen. Dadurch werden Quantencomputer gewaltige Mengen an Informationen speichern und verarbeiten können.

Das klingt einfach. Wo ist der Haken?

Vor einer praktischen Umsetzung müssen wir tatsächlich noch ein paar Probleme lösen: Wir müssen zum Beispiel die Quantenzustände der Qubits länger aufrechterhalten, als wir das bislang können. Wir müssen sehr viele Qubits miteinander verschränken und wir brauchen einen Algorithmus, der Rechenfehler von Quantencomputern korrigiert – das alles sind Baustellen, auf denen Forscherteams bei uns derzeit arbeiten.

Ab wann arbeiten wir denn mit Quantencomputern?

Ich glaube, es wird keinen harten Übergang geben. Das zeigt sich ja auch jetzt schon: IBM zum Beispiel hat unlängst einen ersten Quantencomputer in Betrieb genommen mit 16 Qubits, und Google hat für das nächste Jahr ein 49-Qubit-Gerät angekündigt. Das sind natürlich Prototypen, die noch erforscht werden. Schon 100 Qubits aber übertreffen alles, was man mit einem klassischen Computer von heute tun könnte.

Wird der Quantencomputer mit der erhofften gewaltigen Rechenleistung etwas an der Art verändern, wie Menschen leben?

Die Frage muss man sich ja schon weit früher stellen, nicht nur in Zusammenhang mit den Quantencomputern. Wir diskutieren heute über autonome Systeme wie selbstfahrende Autos, wir reden über künstliche Intelligenz und andere Phänomene – da werden Tore zu einer ganz anderen Welt aufgestoßen. Die Quantencomputer sind nur ein Teil davon. Wissen Sie, woran ich dabei denken muss?

Na?

Es gibt da einen kolportierten Dialog zwischen dem Physiker Michael Faraday, der mit seinen Entdeckungen die Grundlage für die Elektroindustrie legte, und dem englischen Premierminister. Der Premier fragte: „Was genau ist der Nutzen dieser Elektrizität?“ Und Faraday antwortete: „Keine Ahnung – aber eines Tages werden Sie sie besteuern.“ An einen ähnlichen Punkt werden wir mit den Quantencomputern auch kommen.

Nachgefragt: Was ist eigentlich ein Quantencomputer?

Von Qubits und spukhafter Fernwirkung

Comic: Was ist eigentlich Quantenphysik? 

14.11.2017 , Kilian Kirchgessner

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