Computer erledigen für uns im Alltag sehr praktische Aufgaben. Mit der Zeit werden die Aufgaben jedoch immer komplexer, und ein herkömmlicher Rechner benötigt, um Probleme zu lösen, mehr Zeit und Ressourcen. Deshalb arbeiten verschiedene Personen aus der Physik- und Informatikbranche an einer möglichen Lösung - dem Quantencomputer.
Wie ein solcher Quantencomputer funktioniert, hörst du im folgenden Beitrag:
Computer sind wie Smartphones ein fester Bestandteil unseres Lebens geworden, ohne die viele Tasks im Alltag schwerer von der Hand gehen würden. Dabei haben unsere Begleiter eine beachtliche Leistung. Verglichen mit Geräten von vor 10 Jahren liegen Welten dazwischen, was die Performance angeht. Aber auch der schnellste Computer unserer Zeit wird irgendwann an seine Grenzen stossen, und für diesen Fall wird an dem Quantencomputer gearbeitet.
Der Quantencomputer ist eine Art "Supercomputer", der mit winzigsten Teilchen arbeitet. Diese winzigsten Teilchen unterscheiden sich von den herkömmlichen Bits eines normalen Computers. Die Teilchen eines Quantencomputers werden Qubits genannt, und ihr grosser Vorteil ist die Multitasking-Fähigkeit. Sie können viele verschiedene Prozesse auf einmal verarbeiten, was im Endeffekt für manche Aufgaben in einer blitzschnellen Lösung eines Problems führt. Das ist möglich, da der Quantencomputer nach dem Prinzip der Überlagerung arbeitet. Bei einem normalen Computer arbeitet das System mit einem 0 oder 1. Bei einem Quantencomputer ist es möglich, dass das System mit 0 und 1 gleichzeitig arbeiten kann. Diesen Zustand nennt man in der Physik "Superposition".
In der Anwendung können sie in verschiedenen Bereichen genutzt werden. Zum Beispiel bei der Verschlüsselung von sensiblen Inhalten oder bei der Simulation von komplexen chemischen Prozessen. In diesen Beispielen ist simultanes Arbeiten gefragt, und das kann der Quantencomputer mit den einzigartigen Eigenschaften der Qubits blitzschnell ausführen.
Bei all den Möglichkeiten gibt es einige Hürden. Zum einen gibt es verschiedenste technische Herausforderungen. Die Qubits sind sehr empfindlich für äussere Störfaktoren, welche am Ende zu Rechenfehlern führen könnten. Ausserdem arbeitet ein Quantencomputer erst effektiv, wenn eine grosse Menge an Qubits vereint werden. Aber die Kontrolle über eine grosse Menge Qubits ist schwierig, und es fehlen Programme, die diese Funktion übernehmen. Auch sonst ist das ganze System momentan sehr fragil; kleinste Temperaturänderungen im Umfeld des Computers führen schon zu Fehlermeldungen oder Falschberechnungen.
Die Stärke des Computers birgt auch Gefahren. Ein funktionsfähiger Quantencomputer kann laut Experten die meisten verschlüsselten Daten unserer heutigen Zeit schnell knacken. Für die Entschlüsselung dieser Daten benötigen normale Computer mehrere Millionen Jahre. Ein Beispiel: Angenommen, eine Person Michael möchte eine verschlüsselte Nachricht an Elisa senden. Er verwendet die aktuelle Verschlüsselung, um die Nachricht zu verschlüsseln, und sendet sie an Elisa. Ein Hacker, der Zugriff auf einen Quantencomputer hat, könnte die Verschlüsselung von Michaels Nachricht schnell knacken und die Nachricht lesen, ohne den privaten Schlüssel von Elisa zu benötigen.
Der Ausblick ist aufregend, aber beinhaltet auch Hindernisse. Neue Technologien, wie die künstliche Intelligenz, können den Fortschritt des Quantencomputers beschleunigen. Experten sind sich einig, dass der Quantencomputer kommen wird. Wann und in welchem Umfang ist jedoch noch unklar. Eine hybride Anwendung mit einem normalen Computer ist zum jetzigen Zeitpunkt die idealste Lösung und betont noch einmal, dass der Quantencomputer nicht alle Problemstellungen lösen kann/wird. Aber wir können trotzdem gespannt sein, wie sich diese Technologie weiterentwickelt.
