Computer der Zukunft Forscher erfinden Quanten-Unterbrecher

Durchbruch auf dem Weg zum Quantencomputer: US-Forscher haben ein kniffliges Problem der Zukunftstechnik gelöst. Die soll Rechner ermöglichen, die ungleich schneller arbeiten könnten als heutige Modelle. Für Euphorie ist es aber noch zu früh.
Quanten-Chip: 100 Qbits sind für einen Computer nötig, dieser Prototyp besitzt nur eines

Quanten-Chip: 100 Qbits sind für einen Computer nötig, dieser Prototyp besitzt nur eines

Foto: Erik Lucero

Quantencomputer sind so etwas wie der Heilige Gral der Computertechnik. Wahre Wunderdinge werden ihnen zugeschrieben. Komplexe mathematische Probleme sollen sie viel schneller lösen können als bisherige Rechner, mit großen Zahlen jonglieren als wären sie Kinderkram und Geheimnisse so sicher verschlüsseln, dass sie von keinem Code-Knacker hervorgeholt werden können. Doch was sich verheißungsvoll anhört, ist bisher nichts als Zukunftsmusik.

Seit Jahren experimentieren Forscher mit der neuen Technik, einen echten Quantencomputer haben sie bisher trotzdem nicht bauen können. Nun aber sei man dem Ziel ein gutes Stück näher gekommen, erklärte Erik Lucero von der University of California in Santa Barbara jetzt auf einem Physikerkongress.

Das Problem: Quantencomputer arbeiten vollkommen anders als aktuelle Rechner. Alle heute verfügbaren Prozessoren kennen nur zwei Zustände: An oder Aus, Null oder Eins, Strom oder kein Strom. Deshalb spricht man bei ihnen von binären Systemen.

Ein Quantenprozessor hingegen kann mehrere Zustände gleichzeitig einnehmen, er stellt also Null und Eins gleichzeitig dar. Wissenschaftler bezeichnen diese Fähigkeit der sogenannten Quantenbits, kurz Qbits, als Superposition. Das Besondere dabei ist, dass ein Quantencomputer mit allen Superpositionen eines Qbits gleichzeitig rechnen kann. Er arbeitet also sozusagen superparallel, kann sehr viele Rechenoperationen gleichzeitig durchführen. Dieser Effekt potenziert sich, wenn mehrere Qbits in einem Computer zusammenarbeiten.

Genau das aber bereitet den Forschern bisher große Schwierigkeiten. Das Zusammenschalten mehrerer Qbits ist extrem komplex und die Probleme, denen sich die Physiker derzeit gegenübersehen, seien mit jenen vergleichbar, denen sich die Entwickler der ersten Transistoren stellten, schreibt " Telepolis ".

Noch ein wenig Geduld bitte

Deshalb wird der jetzt vorgestellte Quantenchip als Durchbruch angesehen. Auf einer Fläche von sechs Quadratzentimetern - viel größer als aktuelle PC-Prozessoren - haben die US-Forscher vier Qbits miteinander verbunden. Die Herausforderung sei es dabei gewesen, eine Technik zu finden, um Qbits effektiv voneinander zu trennen, also Wechselwirkungen zwischen den Qbits zu unterbinden. Nur so ist es möglich, definierte Zustände einzufrieren, also zu speichern.

Gegenüber der BBC  erklärte Forschungsleiter John Martinis von der University of California: "Ich habe jetzt drei oder vier Jahre darüber nachgedacht, wie man Wechselwirkungen verhindern könnte." Jetzt habe man dieses Ziel endlich erreicht, doch "es gibt noch viele andere Dinge zu tun".

Das nächste Ziel haben sich die Forscher schon gesetzt. Bis zum Jahresende wollen sie einen Quantenprozessor mit zehn Qbits fertig stellen. Wenn das klappt, wäre das eine enorme Beschleunigung des Innovationstempos im Vergleich zu den Fortschritten der vergangen Jahre.

Auf dem Weg zu echten Quantencomputern kann ein solcher Tempozuwachs allerdings auch nicht schaden. Denn wettbewerbsfähig, so die BBC, werden Rechner mit der neuen Technik erst, wenn sie mit mindestens 100 Qbits arbeiten.

mak
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