Quantencomputer

Ein Quantencomputer ist ein Computer, der die Gesetze der Quantenmechanik ausnutzt, um gewisse Rechnungen effektiver (schneller) durchzuführen. Der wohl berühmteste Algorithmus für Quantencomputer ist Shors Algorithmus zur Faktorisierung des Produktes zweier Primzahlen, aber auch der generische Algorithmus von Grover zum Suchen innerhalb von unstrukurierten (z.B. unsortierten) Daten leistet erstaunliches, auch wenn hierbei der Geschwindigkeitsvorteil gegenüber einem klassischen Computer geringer ausfällt als bei Shors Algorithmus.

Statt Bits benutzt ein Quantencomputer so genannte Qubits (Abkürzung für Quantenbits) als Grundlage. Qubits können nicht nur die Werte (Zustände) 0 und 1 annehmen, sondern auch beliebige Superpositionen dieser Zustände. Außerdem sind verschränkte Zustände mehrerer Qubits möglich.

Ein Quantencomputer kann genau dieselben Probleme berechnen, die auch ein klassischer Computer berechnen kann, da ein klassischer Computer einen Quantencomputer simulieren kann und umgekehrt. Allerdings ist ein Quantencomputer bei einer bestimmten Klasse von Problemen schneller als ein klassischer Computer. Ein klassischer Computer kann z.B. einen Quantencomputer nur mit exponentiellem Aufwand simulieren, wohingegen ein Quantencomputer einen Quantencomputer (und damit auch einen klassischen Computer) mit polynomiellem Aufwand simulieren kann.

Hauptproblem beim Bau von Quantencomputern ist die Dekohärenz, die den Quantenzustand durch Kopplung an die Umgebung zerstört.

Quantencomputer mit einer sehr geringen Anzahl Qubits sind bereits gebaut worden und haben z.B. Shors Algorithmus erfolgreich ausgeführt (hierbei wurde die Zahl 15 in ihre Primfaktoren 3 und 5 zerlegt). Von einem Quantencomputer mit einer großen Anzahl Qubits ist man aber leider noch weit entfernt.