24. Januar 2018

Arbeiten wir bald mit Quantencomputer?

Ist Quantencomputer mehr als ein Buzzword? Tatsächlich tut sich Einiges, und auch für die Praxis könnten sie relevant werden.

DR_Titelbild_Quantencomputer

Gesichtserkennung, künstliche Intelligenz, Virtual Reality – alles nur Geplänkel? Kommt die wahre Tech-Revolution mit den Quantencomputern? Tatsächlich basieren Quantencomputer auf vollkommen anderen physikalischen Prinzipien als Prozessoren (CPU), die in herkömmlichen Computern die Rechenarbeit erledigen.

Diese verarbeiten bekanntlich binär codierte Informationen – alles, was wir auf dem Display sehen, lässt in 0 und 1 auflösen. „Digital“ bedeutet nichts anderes, als dass Informationen binär codiert sind. Quantencomputer wären in diesem Sinne nicht mehr digital.

Aus Bits werden Quantenbits

Der wesentliche Unterschied zu herkömmlichen Computern besteht darin, dass Quantenprozessoren Informationseinheiten verarbeiten, die zwei Zustände gleichzeitig aufweisen. Ein klassischer Prozessor rechnet dagegen mit Bits. Wie eben beschrieben, können Bits nur einen von zwei Zuständen (0 oder 1) aufweisen. Ein Quantenbit kann für eine bestimmte Zeit 0 und 1 zugleich sein. In der Physik heißt ein solcher Zustand Superposition.

Die mathematischen Modelle bzw. Algorithmen, um mit einem solchen Zwischenzustand zu rechnen, liegen im Grunde schon in den Schubladen. Eine größere Herausforderung stellt die praktische Umsetzung dar.

Denn um quantenmechanische Prozesse zu nutzen, wird mit Atomen, Photonen und Elektronen gearbeitet. Ihre Ladungszustände und Energieniveaus müssen gezielt manipuliert werden. Außerdem muss ein Quantencomputer Rechenoperationen für Quantenbits in der Zeit ausführen, innerhalb der der Zustand der Superposition aufrechterhalten wird.

Bisher erfordert all das großen technischen Aufwand – und selbst im Labor sind Quantenprozessoren vergleichsweise instabil und fehleranfällig. Dass Tech-Giganten wie Microsoft, Google und IBM die Technologie dennoch vorantreiben, zeigt, wie vielversprechend sie ist. Aber was sind Vorteile?

Das große Versprechen von Quantencomputern

Laut IBM würde ein System mit 50 Quantenbits alle aktuellen Superrechner übertreffen. Zum Vergleich: Mit dem „IBM Q“ hat der US-Chiphersteller einen Quantencomputer in Betrieb, der mit 20 Quantenbit arbeitet.

Ein Prototyp mit 50-Quantenbit ist in der Entwicklung. IBM geht davon aus, dass innerhalb der nächsten 10 Jahre Quantencomputer auch für die kommerzielle Nutzung eingesetzt werden können. Der Einsatz der Quantentechnologie für PCs oder sogar mobilen Endgeräten ist (vorerst) nicht vorgesehen.

Bleiben Quanten-Smartphones Zukunftsmusik?

Derzeit wissen wir nicht, ob und wann Elektronikgeräte auf Quantenbasis für private Anwendungen gebaut werden. Bisher laufen diese „Computer“ unter großem Aufwand und Einsatz von Kühlsystemen, Vakuum und Lasertechnik. Also nichts, was mit einem klassischen Computer auch nur entfernt vergleichbar wäre.

Das realistischere Szenario sieht eher so aus: Quantencomputer werden wie Superrechner gezielt für sehr aufwendige Rechenvorgänge eingesetzt. Das könnten die Berechnung von Wettermodellen, chemische Forschung oder Prognosen auf Basis sehr umfangreicher Datensätze sein.

Seit Mai 2016 können Wissenschaftlicher kostenlos mit dem „IBM Q“ experimentieren. Kühlergeräusche der etwas anderen Art – Der „IBM Q“ und sein „Geräusche“ im Video:

Unsere Computer sind alles andere als neu

Gemeinhin gelten Computer als Entwicklung der zweiten Hälfte des 20. Jahrhundert. Die Grundlagen wurden allerdings schon vor Erfindung der Elektrizität gelegt. So kursierten erste Ideen zum Aufbau von Rechenmaschinen und Handlungsanweisungen in Zahlenform schon zu Beginn des 19. Jahrhunderts.

Bemerkenswert ist, dass einer der ersten wesentlichen Beiträge zur Entwicklung von Programmiersprachen von einer Frau stammt: Ada Lovelace arbeitete gemeinsam mit Charles Babbage an Entwürfen und Programmen für eine mechanisch arbeitende Rechenmaschine. Die Daten dieser „Analytical Engine“ sollten über Lochkarten eingespeist werden.

Foto:©Shutterstock/MADDRAT

Redaktion

Hier schreibt die Redaktion von #digitalrepublic. Mal der und mal die. Geballte Technikkompetenz, Smartphone-Nerds und erfahrene App-Tester. Alles aus erster Hand und immer mit dem Blick für Digital Lifestyle.

Themen dieses Artikels
Redaktion

Mein mobilcom-debitel

Änderungen und Anpassungen an Ihrem Tarif und Ihren Daten können Sie unkompliziert jederzeit über den Onlineservice durchführen.

Zu Mein mobilcom-debitel
  

040 / 55 55 41 441

Mo - Fr08:00 - 20:00 Uhr
Sa09:00 - 17:30 Uhr

040 / 55 55 41 000

Mo - So08:00 - 22:00 Uhr
Sa09:00 - 18:00 Uhr

040 / 55 55 41 545

Mo - Fr09:00 - 20:00 Uhr
Sa09:00 - 18:00 Uhr
  

Kontakt per E-Mail

Kontaktiere uns ganz einfach per E-Mail.

digitalrepublic@md.de
  

mobilcom-debitel auf facebook

facebook.com/mobilcomdebitel/

PopUp Store auf facebook

facebook.com/digitalrepublic.awesome
  

mobilcom-debitel auf twitter

PopUp Store auf twitter

  

mobilcom-debitel auf youtube

youtube.de/user/Mobilcomdebitel
  

mobilcom-debitel auf instagram

instagram.com/mobilcomdebitel

PopUp Store auf instagram

instagram.com/digital_republic