Zukunft: Wie uns Quantencomputer voranbringen können

Um zu verstehen, was es mit der Technologie eines Quantencomputers auf sich hat muss man schon ein wenig tiefer in die Materie eintauchen, aber gemeinsam werden wir das in diesem Artikel tun. Wir stellen uns den Fragen, was es mit dem Hype um die neue Technologie auf sich hat, wie sie funktionieren soll, worin die Schwierigkeiten des Baus bestehen und wie weit die Experimente und Forschungen bei IBM Deutschland bereits fortgeschritten sind.

Unterschiede zwischen Quantencomputern und dem bekannten PC

Will man einen Quantencomputer mit dem bisher bekannten und genutzten PCs vergleichen, dann kommt das in etwa dem Vergleich eines Jets mit Überschall und einem schwerfälligen, gemütlichen Zeppelin gleich. Auch wenn die Erfindung des Zeppelins zu der damaligen Zeit ein riesiger Fortschritt war, das sind PCs schließlich auch, so können sie mit der Technologie und Schnelligkeit eines Überschalljets nicht im Geringsten mithalten. Die Entwicklung und der Bau eines Quantencomputers sind noch in den Anfängen und es werden wohl noch einige Jahre ins Land gehen, bis die Technologie nutzbar ist, der Wettkampf um die ersten Erfolge ist aber längst in vollem Gange.

Unsere Computer, Smartphones, Tablets, Smartwatches verfügen Prozessoren, die über Bits laufen. Bits liefern dem Prozessor zwei Informationen. Entweder sind sie an, das wird in der Zahl 1 dargestellt, oder aus, was wiederum die Zahl 0 wiedergibt. Die Quantencomputer hingegen arbeiten mit sogenannten Qubits. Der Name Qubits setzt sich aus den Begriffen Quanten und Bits zusammen. Während Bits nur die zwei Zustände kennen, können Qubits unendlich viele Zustände darstellen. Um das zu verstehen, nehmen wir uns eine Münze zur Hand, die wir in die Luft schmeißen. Bits beschreiben den Zustand der Münze, wenn sie auf einer Fläche landet. Entweder liegt die Zahl oben (Zustand 0) oder aber der Kopf (Zustand 1). Qubits beschreiben den Zeitpunkt während sich die Münze in der Luft befindet. Sie dreht sich und der genaue Zustand ist nicht definierbar. Eben dies macht die Quantencomputer so effizient. Die Rechenleistung eines Computers mit Quantentechnik ist mit der eines Rechners wie wir ihn heute kennen nicht vergleichbar.

Schwierigkeiten in der Entwicklung

Die Zustände in denen sich Qubits befinden können sind besonders störungsanfällig. Die Korrekturen der Fehler stellt die Forscher zum jetzigen Zeitpunkt vor Problemen, die aktuell noch nicht zu lösen sind. Die Bundesregierung unterstützt die Forschung mit hohen Forschungsgeldern, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Der Zeitraum, in dem Ergebnisse zu erwarten sind ist derzeit mit circa zehn bis fünfzehn Jahren angegeben. IBM und Google sind bereits dabei die Technik in kleinsten Schritten zu erproben.

Wie ist die Technologie nutzbar

Da sich die Technik noch in den Anfängen befindet, sind die Einsatzgebiete noch nicht klar definierbar. Vorstellbar wäre ein autonomes Fahrzeug, dass eine Navigation auf den Zentimeter genau ermöglicht, ohne eine Verbindung zu einem Satelliten aufbauen zu müssen. Aber auch in der Medizin und in der Wirtschaft ist die Quantentechnologie von großer Bedeutung. Zusammenschlüsse von IBM Deutschland und anderen forschenden Unternehmen zeigt, dass das Anwendungspotenzial riesig ist und die Technologie, wenn sie erst einmal souverän angewendet werden kann ein Fortschritt für fast alle Bereiche ermöglichen wird.