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Was ist eigentlich ein Quantencomputer?

<b>Eiskalt</b> Ein Mischkryostat kühlt die Computerchips auf minus 273 Grad Celsius herunter. Bild: Weides, KIT.

Forscher arbeiten an rasend schnellen Chips für künftige Supercomputer. Martin Weides, Experimentalphysiker vom Karlsruher Institut für Technologie, erklärt die Idee dahinter – und weiß auch, wie groß die Chance ist, dass unsere künftigen Laptops solche Superrechner sind

„Das Revolutionäre an den so genannten Quantencomputern ist, dass sie viele Rechenschritte parallel durchführen, während ein klassischer Computer sie nacheinander abarbeitet. Sie könnten zum Beispiel in verschiedenen 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 Ergebnis über die Frage an: Wie wahrscheinlich ist es überhaupt, dass mein gesuchtes Ergebnis in diesem Abschnitt liegt? Je umfangreicher die Suche ist, desto größer sind die Vorteile des Quantencomputers.

Noch stehen wir aber am Anfang der Entwicklung. Im Prinzip ähnelt das Herz eines Quantencomputers einem klassischen Computerchip, nur ist es zurzeit noch viel größer. Wir stellen Quantencomputerchips her, die als kleinstmögliche Speichereinheit statt digitaler Bits so genannte Qubits haben. Bei ihnen gibt es nicht nur die klassische binäre Information 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 Widerstand und leiten Elektrizität deswegen besonders schnell. Das ist wichtig, denn nur wenn die Qubits reibungslos miteinander verbunden sind, erreichen die Chips bessere Rechenkapazitäten. Diese Supraleiter-Chips müssen wir dafür auf Temperaturen 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 Forschungseinrichtungen Quantencomputer in großen Rechenzentren nutzen. Denn ihre Vorteile liegen eindeutig in der Geschwindigkeit – und nicht etwa in einem geringen Platzbedarf.“

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07.04.2014 , Kristine August
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