Quantencomputer sind Maschinen, die die Eigenschaften der Quantenphysik nutzen, um Daten zu speichern und Berechnungen durchzuführen.

Quantencomputer sind Maschinen, die die Eigenschaften von Quantenphysik um Daten zu speichern und Berechnungen durchzuführen. Dies kann für bestimmte Aufgaben, bei denen sie selbst unsere besten Supercomputer bei weitem übertreffen könnten, äußerst vorteilhaft sein.

Klassische Computer, zu denen Smartphones und Laptops gehören, kodieren Informationen in binären „Bits“, die entweder 0 oder 1 sein können. In einem Quantencomputer, ist die Grundeinheit des Gedächtnisses ein Quantenbit oder Qubit.

Qubits werden mithilfe physikalischer Systeme wie dem Spin eines Elektrons oder der Ausrichtung eines Photons hergestellt. Diese Systeme können gleichzeitig in vielen verschiedenen Anordnungen vorliegen, eine Eigenschaft, die als Quanten bekannt ist Überlagerung. Qubits können auch untrennbar miteinander verbunden werden, indem ein Phänomen namens Quantenverschränkung. Das Ergebnis ist, dass eine Reihe von Qubits gleichzeitig verschiedene Dinge darstellen kann.

Beispielsweise reichen acht Bits für einen klassischen Computer aus, um eine beliebige Zahl zwischen 0 und 255 darzustellen. Aber acht Qubits reichen aus, damit ein Quantencomputer jede Zahl zwischen 0 und 255 gleichzeitig darstellen kann. Ein paar hundert verschränkte Qubits würden ausreichen, um mehr Zahlen darzustellen, als es Atome im Universum gibt.

Hier haben Quantencomputer ihren Vorteil gegenüber klassischen. In Situationen, in denen es eine Vielzahl möglicher Kombinationen gibt, können Quantencomputer diese gleichzeitig berücksichtigen. Beispiele sind der Versuch, die Primfaktoren einer sehr großen Zahl oder die beste Route zwischen zwei Orten zu finden.

Es kann jedoch auch viele Situationen geben, in denen klassische Computer Quantencomputer immer noch übertreffen. Die Computer der Zukunft könnten also eine Kombination dieser beiden Typen sein.

Quantencomputer sind derzeit hochempfindlich: Hitze, elektromagnetische Felder und Kollisionen mit Luftmolekülen können dazu führen, dass ein Qubit seine Quanteneigenschaften verliert. Dieser als Quantendekohärenz bekannte Prozess bringt das System zum Absturz, und zwar umso schneller, je mehr Teilchen beteiligt sind.

Quantencomputer müssen Qubits vor externen Störungen schützen, indem sie sie entweder physikalisch isolieren, hält sie kühl oder sie mit sorgfältig kontrollierten Energieimpulsen zappen. Zusätzliche Qubits werden benötigt, um Fehler zu korrigieren, die sich in das System einschleichen.

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