Quantencomputer mit Zukunft
Obwohl die Entwicklung von Quantencomputern noch in den Kinderschuhen steckt, können sie Probleme lösen, zu denen konventionelle Rechner nicht im Stande wären. Die Forscher bei IBM und Microsoft sehen die Zukunft von Quantencomputern vor allem in der Entwicklung geeignter Quantensoftware. Diese soll offline konzipiert und über ein "Quantum-Internet" dem User online zur Verfügung gestellt werden.
Die Anfänge sind bescheiden. Während konventionelle Rechner die Information Bit per Bit verarbeiten, ist die Information in Quantencomputern in Form von Quantenzuständen der jeweiligen Atome verschlüsselt. Derzeitige Modelle von Quantencomputern bestehen nur aus einigen Atomen.
Quantensoftware
Quantensoftware ist ein spezifischer Quantenzustand, der es einem
Quantencomputer ermöglicht, einen spezifischen Task auszuführen. Die
Hardware des Quantencomputers interagiert mit den jeweiligen
Quantenzuständen gemäß einem spezifischen Protokoll, aber der Output
hängt von der jeweiligen Version der Software ab. Derzeit besteht
das Problem unter anderem in der "Abnutzung" der Software: die
Interaktion der Hardware mit den jeweiligen Quantenzustanden
"verbraucht" diese, sodass neue "Software" benötigt wird. Das
gedachte Modell: Der User downloaded sich für den eigenen
Quantencomputer gegen Gebühr die benötigte Software aus dem
Quantennetz, um dessen Performance zu steigern.
IBM-Forschungszentrum AlmadenVerlässlichkeit und Anwendbarkeit
Quantensoftware muss das reibungslose Funktionieren von Quantencomputern sicherstellen. Der Quantenrechner soll ein Set von einheitlichen Transformationen ausführen können, genannt "quantum gates". Dabei wandelt er fortwährend komplexe Input-Quantenzustände in Outputzustände um.
Das Wesentliche ist die geeignete Auswahl der "quantum gates". Diese ermöglichen dem Quantencomputer, jede spezifische Transformation von Quantenzuständen mit jeder nur denkbaren Genauigkeit durchzuführen.
Teleportation von Quanten
Die Forscher Gottesmann und Chuang gehen von der Annahme aus,
dass die Anwendung von Quantensoftware als eine allgemeine Form von
Quantenteleportation funktioniert. Bei einer Standard-Teleportation
zerstört ein Teil des Systems einen unspezifischen Quantenstatus und
sendet die Information zu einem anderen Teil, welcher eine perfekte
Kopie des ursprünglichen Zustandes erstellt. Die Forscher
modifizierten dieses System in der Weise, dass beide Teile denselben
Quantenstatus "konsumieren".
Quantum Computing an der TU WienEine Entwicklung, die die Marktreife von Quantencomputern wieder ein Stück greifbarer macht, kommt aus London. Quantensoftware ermöglicht die Ausführung diverser Rechenprozesse, ohne dass sie dabei "verbraucht wird" - ein Schritt zur weiterverwendbaren Quanten-Software.
Quantum Teleportation an der Uni Innsbruck