Quantencomputer: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 21. Dezember 2010, 21:01 Uhr

Fachwortverzeichnis

Quantencomputer

Im Gegensatz zu allen bisher bekannten Computern, die auf den Gesetzen der klassischen Physik beruhen, soll der Quantencomputer auf der Grundlage der Quantenphysik arbeiten.
Die erste Überlegung von einer solchen Maschine wurde 1985 von David Deutsch in einem Aufsatz beschrieben. Um die grundlegende Funktionsweise eines Quantencomputers zu verstehen, sollen nun anhand eines Gedankenexperiments die zwei bedeutendsten, zurzeit von der Forschung vertretenen Betrachtungsweisen kurz dargestellt werden. Wobei „Verstehen“ hier nicht wörtlich zu nehmen ist. Niels Bohr, einer der Väter der Quantenmechanik, sagt dazu: „Jeder, der über die Quantenmechanik nachdenken kann, ohne daß ihm schwindelig wird, hat sie nicht verstanden.“^[1]

Ein Lager von Quantenphysikern vertritt die Superpositionstheorie, die sich am einfachsten durch die „Schrödinger Katze“ beschreiben lässt, ein Gedankenexperiment, das vom Physiknobelpreisträger Erwin Schrödinger formuliert wurde.
Stellt man sich eine Katze in einer Kiste vor, so hat sie zwei mögliche Zustände, entweder tot oder lebendig. Zu diesem Zeitpunkt ist der Zustand klar, da man die Katze betrachten kann und sieht, dass sie sich im Zustand „lebendig“ befindet. Legt man nun eine Zyankali-Giftkapsel mit in die Kiste mit der Katze und verschließt die Kiste, so dass die Katze weder zu sehen, noch zu hören ist, so beginnt die Zeit des Nichtwissens, da man die Katze nicht mehr beobachten kann. Man weiß nicht, ob die Katze im Moment noch lebt oder auf die Giftkapsel getreten und gestorben ist. Normalerweise würde man nun sagen, die Katze ist also entweder lebendig oder tot, man weiß es nur gerade nicht, da man die Katze nicht sehen kann. Die Quantenphysik löst sich aber von diesen absoluten Zuständen und geht davon aus, dass eine Überlagerung der Zustände „Katze tot“ und „Katze lebendig“ vorherrscht, solange man die Katze nicht sehen kann. Die Katze ist also sowohl tot als auch lebendig. Erst wenn man den Deckel der Kiste wieder öffnet und die Katze anschaut, muss sich die Katze zwingend für einen der beiden Zustände tot oder lebendig entscheiden.
Die zweite ebenso ungewöhnliche Betrachtungsweise der Quantenmechanik beruht auf der sogenannten Vielweltentheorie. Diese besagt, dass, wann immer ein Objekt eine Wahlmöglichkeit besitzt, mehrere Zustände anzunehmen, sich das Universum in mehrere Universen aufteilt, die in irgendeiner Weise in Wechselwirkung stehen, so dass jede Wahlmöglichkeit in einem Universum Wirklichkeit werde. Diese Fülle an Universen bezeichnet man als Multiversum.
Betrachtet man dazu wieder die „Schrödinger Katze“, so würde es bedeuten, dass die Katze in der geschlossenen Kiste in einem Universum tot und im anderen lebendig wäre und erst wenn die Kiste geöffnet wird, wird ein Universum als für den Betrachter erlebte Realität ausgewählt.

Ungeachtet, welche der beiden Betrachtungsweisen man für richtig hält, die Grundanschauung ist die gleiche. Man geht davon aus, dass sich mittels eines Quantencomputers alle möglichen Ergebnisse einer Frage zeitgleich betrachten lassen und der Computer innerhalb weniger Sekunden alle Möglichkeiten geprüft hat und alle Lösungen anzeigt.
Auf die Faktorisierung bezogen würde dies bedeuten, dass der Quantencomputer die zu untersuchende Zahl in diesen Überlagerungszustand bringt, oder das Universum in mehrere Universen aufspaltet, so dass alle möglichen Primfaktorzerlegungen zeitgleich vorliegen. Der Computer findet dann heraus, bei welchem Zustand die Antwort korrekt ist bzw. in welchem Universum eine richtige Primfaktorzerlegung für die eingegebene Zahl vorliegt und gibt dem Anwender diese aus.


zurück zum Lernpfad

zurück zur Übersicht

1. ↑ [11, S.387]

Diese Seite basiert auf Informationen aus [11, S.387 ff.].