Was ist ein Quantencomputer?

Quantencomputer werden unsere Welt revolutionieren wie die Erfindung von klassischen Computern. Das sagen viele Expert*innen. Quantencomputer gibt es schon heute, aber ihre Einsatzmöglichkeiten sind noch sehr begrenzt. Das könnte sich aber in den nächsten Jahren ändern, sobald es Wissenschaftler*innen gelingt, die empfindlichen Quanten Bits – kurz QuBits – besser zu kontrollieren. Viele hoffen darauf, dass sie knifflige Probleme lösen und uns bei neuen Erfindungen helfen.

Wie funktionieren Quantencomputer?

Klassische Computer verwenden Bits, die entweder 0 oder 1 sein können. Bei Quantencomputern wird hingegen mit QuBits gearbeitet. Diese können 0 oder 1 sein, aber auch jeden Zustand dazwischen annehmen. Das könnt ihr euch wie eine Münze vorstellen, die sich dreht. Sie ist also gleichzeitig 0 und 1. Erst wenn man sie anhält, kann man sie messen – genial oder?

Mit Hilfe der QuBits können Quantencomputer manche Berechnungen viel schneller durchführen als unsere heutigen Computer. Das könnt ihr euch so vorstellen: Wenn ein normaler Computer in einem Labyrinth den schnellsten Weg finden muss, muss er dafür jeden Weg einmal gehen. Quantencomputer könnten aber alle Wege gleichzeitig gehen und so viel schneller zum Ergebnis kommen.

Ähhh… Wie war das noch mal? Die Welt der Quanten ist gar nicht so leicht zu verstehen. Hier siehst du die wichtigsten Quantenphänomene im Überblick.

Was ist ein Quant?

Was ist Superposition?

Was ist Verschränkung?

Das sagen unsere Expert*innen zum Quantencomputer

Wir haben verschiedene Menschen interviewt, die mit Quantencomputern arbeiten. Hier erfahrt ihr mehr über die unterschiedlichen Sichtweisen zur aktuellen Forschung.

Quanten in der Ionenfalle

mit Chiara

Dr. Chiara Decaroli wollte schon als Kind wissen, warum die Welt ist, wie sie ist. „Weil die ganze Welt aus Quanten gemacht ist und man sie so noch genauer verstehen kann“, hat sie sich mit Quantenphysik beschäftigt. Und sie kann allen nur empfehlen auch neugierig zu bleiben. In ihrer Arbeit an der ETH Zürich hat sie Ionenfallen für Quantencomputer entwickelt.

Wahres Teamwork

mit Matthias und Diana

Dr. Matthias Mergenthaler und Dr. Diana Dávila Pineda arbeiten für IBM Research in Zürich. Bei den beiden merkt man schnell: Wer einen funktionierenden Quantencomputer bauen will, braucht dafür Kolleg*innen aus den verschiedensten Disziplinen. Seid gespannt auf Einblicke in die Welt von Nanotechnologie und Physik!

Pionier des Quantencomputers

mit Andreas

Datensicherheit, Datenschutz und Künstliche Intelligenz sind große Interessen von Dr. Andreas Dewes. Deswegen hat er sein Unternehmen KIProtect gegründet. Aber er ist nicht nur Experte für unsere „normalen“ Computer. Für seine Promotion hat er an der Entwicklung der ersten in Europa hergestellten Quantenprozessoren mitgearbeitet und mit seiner sympathischen Art sein Fachwissen auf der Konferenz des Chaos Computer Clubs weitergegeben.

Maschinelles Lernen mit Quanten

mit Johannes

Dr. Johannes Oberreuter hat Physik und Philosophie studiert. Heute arbeitet er als Data Scientist bei Reply. Statt mit Grundlagenforschung beschäftigt er sich mit echten Problemen. Er arbeitet daran wie man diese mit Quantum Machine Learning angehen kann. Und wie das eure nächste Zugreise beeinflussen kann, erklärt er euch im Video.

Quantencomputer warm oder kalt?

mit Genya

Genya Crossman sagt, sie kam eher durch einen glücklichen Zufall zu Quantencomputern. Sie hat als Quanteningenieurin bei Rigetti gearbeitet. Mit großer Leidenschaft beschreibt sie die Quantencomputer und ihre Ästhetik. Sie kennt sich nicht nur bestens mit deren Funktionsweise aus, sondern erklärt euch auch, wie warme und kalte Quantencomputer aussehen.

Katzenpuzzle

Wir haben oft den Eindruck, dass Computer eigentlich alles berechnen können. Im Zweifelsfall ist eben ein Supercomputer nötig.
Tatsächlich gibt es aber viele Probleme, die viel zu kompliziert sind. Sogenannte schwere Probleme. Sie sind häufig mit ganz kleinen Beispielen lösbar, aber um sie in der Realität zu lösen, dann doch viel zu schwer. Auch für Supercomputer. Quantencomputer könnten hier zukünftig helfen.

Ein Beispiel für so ein Problem ist das Katzenpuzzle. Probier es selbst mal aus.

Tüftelbox Quanten Labyrinth

In Quantencomputern nutzt man sogenannte QuBits, die Quanten Bits. Im Quanten Labyrinth müsst ihr eure Wege so bauen, dass ihr mit eurem QuBit nicht nur das richtige Ziel erreicht, sondern auch im passenden Zustand dort ankommt. Dafür benötigt ihr die Quantengatter, die es nicht nur im Spiel sondern auch in Quantencomputern gibt. Wer schafft es die meisten Quantenzustände zu erreichen?