Quantencomputer

Quantencomputer

Digitale Informationen in klassischen Computern basieren auf Bits, also binären Zuständen wie Null und Eins.Goggles Quanten Computer

Im Gegensatz dazu basieren Quanteninformationen in Quantencomputern auf QuBits (Quantenbits). Anders als Bits können QuBits auch überlagerte Werte zwischen Null und Eins annnehmen, was als Superposition bezeichnet wird. Superposition ist auch zwischen verschiedenen QuBits möglich und kann zu Verschränkung führen, d.h. Messungen an einem QuBit beeinflussen ein anderes. QuBits und Quantencomputer verhalten sich also komplett anders wie ihre klassischen Äquivalente und man ist mit komplett neuen Konzepten konfrontiert! QuBits werden durch quantenmechanische Eigenschaften von Elektronen, Photonen oder auch supraleitenden Schaltkreisen realisiert. QuBits sind jedoch äußerst empfindliche Informationszustände, die es mit aktuell hohem technischen Aufwand für einen gewissen Zeitraum fehlerarm zu erhalten gilt. Zum aktuellen Zeitpunkt (Frühjahr 2021) bedeutet dies eine Menge von bis zu 100 QuBits über einen Zeispanne von Sekunden oder Minuten zu erhalten.

Ähnlich zu klassischen Computern kann man die Manipulation von QuBits für die Ausführung von Rechnungen durch sogenannte Quantengatter beschreiben. Eine wichtige Metrik in diesem Kontext ist die Fidelity, die angibt wie wahrscheinlich das Gatter sich ideal verhält und keine Fehler verursacht.

Aufgrund der hohen Fehlerraten der Quantengatter und QuBits von aktuellen Quantencomputern spricht man auch von fault-tolerant quantum computation. Hier sind komplexe Fehlerkorrekturen nötig um fehlerkorregierte Rechnungen auszuführen. In diesem Kontext wird häufig zwischen physikalischen und logischen QuBits unterschieden: Die in Hardware realisierten physikalischen QuBits werden dazu verwendet um Rechnungen auf einer (deutlich) kleineren Anzahl an logischen QuBits zu realisieren die fehlerfrei funktionieren.

Letzte Fortschritte beim Bau von Quantencomputern:

 

Stand: 07.06.2021