Kolumne: Ihr wisst nicht, was ein Quantencomputer ist? Hier gibt es das Wichtigste zusammengefasst

Einmal im Monat versorgt euch unsere Kolumnistin Céline Flores Willers mit hilfreichen Tools und wichtigen Learnings aus dem Innovations-, Entrepreneurship- und Tech-Bereich.

Was haben ein Zeppelin und eine Rakete gemeinsam? Genauso wenig wie die Rechenleistung eines normalen Heimcomputers und die eines Quantencomputers. Deshalb wird um das gesamte Thema des Quantencomputers auch so ein Hype gemacht. Damit ihr einen Überblick über dieses komplexe Thema bekommt, versuche ich euch heute einen kleinen Überblick mit den wichtigsten Infos zu geben. Aber eines vorweg: Kein Anspruch auf Vollständigkeit!

Quantencomputer einfach erklärt: Step 1

Um zu verstehen, warum Quantencomputer Probleme lösen können, die selbst die besten Supercomputer von heute nicht lösen können, müssen wir erst einmal einen Schritt zurückgehen. Normale Computer funktionieren über sogenannte Bits. Bits stellen die kleinste elektronische Speichereinheit dar und können die Zustände 1 und 0 annehmen. In den Computertransistoren bedeutet 1 dabei „Strom an“ und 0 „Strom aus“. Mit den heutigen Computern können durch diese Schaltungen die Weitergabe von Information und damit die Realisierung von komplexen Anwendungen wie der künstlichen Intelligenz ermöglicht werden.

Wichtig ist dabei zu verstehen, dass mithilfe von Bits Prozesse nacheinander abgearbeitet werden, nicht gleichzeitig. In den vergangenen Jahrzehnten wurden die Transistoren, mit deren Hilfe die Bits erzeugt werden, immer kleiner und sind heute tatsächlich kleiner als das HI-Virus. Die Miniaturisierung der Computertechnik stößt aber mittlerweile an die Grenzen des Möglichen – das soll der Quantencomputer ändern. Wichtige Gründe, warum der Quantencomputer so unbedingt in die Realität umgesetzt werden soll, folgen im nächsten Abschnitt.

Quantencomputer einfach erklärt: Step 2

Quantencomputer arbeiten nicht mit Bits, sondern mit Qubits. Das Wort Qubit setzt sich zusammen aus einem Quant, in der Physik der kleinstmögliche Wert, und dem zuvor beschriebenen Bit. Das Besondere an Qubits und damit auch an der Technik der Quantencomputer: Wie ein Bit kann auch ein Qubit die Zustände 1 und 0 annehmen – aber auch beide Zustände gleichzeitig und theoretisch unendliche viele Zustände dazwischen. Mit der Zunahme der darstellbaren Zustände nimmt auch die Rechenleistung des Computers zu.

Während ein normaler Computer zwei Bits benötigt, um die Zahlen von 0 bis 3 darzustellen ([0,0] sind die Zahl 0, mit [0,1] wird die Zahl 1 dargestellt. Mit [1,0] ist die Zahl 2 gemeint und mit [1,1] die 3), benötigt es nur einen Qubit, um die Zahlen 0 bis 3 theoretisch alle zur selben Zeit darzustellen. Jetzt wird so langsam klar, warum wir Quantencomputer für die Lösung komplexer Rechenaufgaben benötigen, oder?

Eine weitere wichtige Eigenschaft der Qubits: Sie können miteinander verschränkt werden. Um das ausreichend zu erklären, muss ich allerdings einen zweiten Artikel schreiben. Wen es brennend interessiert, der sollte sich dieses Video hier mal anschauen: