Einleitung: Die Quantenrevolution beginnt

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Quantencomputer besitzen das Potential unsere gesamte Gesellschaft in grundlegender Weise zu verändern.

Was vor 30 Jahren als visionäres aber aussichtsloses Vermächtnis eines genialen Physikers begann, wird gerade in diesen Tagen Wirklichkeit.

Ziel meiner Seite „quantencomputer-info“ ist es, umfassend und stets aktuell über die rätselhafte Technologie zu informieren. Alles was Sie dafür mitbringen müssen ist eine ordentliche Portion Neugierde.

Quantencomputer: Ein Informationsvakuum

Der Begriff Quantencomputer taucht regelmäßig in den Technologie-Nachrichten der Mainstream-Medien auf. Die vereinzelten Meldungen die Sie dort finden, können das Thema allerdings nicht annähernd ausreichend vermitteln. Auf der anderen Seite können Sie eine Vielzahl von komplizierten, sehr mathematischen Lehrmaterial von Hochschulen zu Quantencomputern finden. Aktuelle Entwicklungen können Sie hauptsächlich nur in noch viel anspruchsvolleren wissenschaftlichen Fachartikeln verfolgen. Das setzt ein ungeheures Vorwissen in der Quantenmechanik und in Mathematik voraus.

Insbesondere für Entscheider in der Technologiebranche wird allerdings irgendwann in den nächsten Jahren der Zeitpunkt kommen, an denen sie entscheiden müssen, ob ihr Unternehmen in die neue Technologie Quantencomputer investieren sollte. IT-ler müssen für sich persönlich abwägen, ob sie sich auf den beschwerlichen Weg machen sollten, sich Knowhow in dem neuen Bereich Quantencomputer anzueignen, der so komplett anders ist als alles was sie bisher gemacht haben. Und letztendlich werden technikinteressierte Laien mehr über die Technologie wissen wollen, der man wahre Wunder nachsagt.

„quantencomputer-info“ soll dabei helfen dieses Informationsvakuum mit Leben zu füllen. Auf den nächsten Seiten werde ich Ihnen ein relativ genaues Verständnis der Quantencomputer vermitteln. Ich werde die Grundlagen erklären und auch auf Themen aus der aktuellen Entwicklung und Forschung eingehen. Dabei werde ich fast vollständig mathematische Formeln vermeiden und das Wesen hinter den Quantencomputern eher bildlich beschreiben. Anstatt auf Exaktheit lege ich den Fokus auf ein sehr gutes qualitative Verständnis. Deshalb soll diese Seite auch ein sehr guter Ausgangspunkt sein, um in die so ungeheuer komplizierte Materie einzusteigen und dabei den Wald vor lauter Bäumen noch zu sehen. Insbesondere werde ich Ihnen folgende Fragen genauer beantworten:

      • Was genau ist ein Quantencomputer?
      • Wie funktioniert ein Quantencomputer?
      • Warum dieser Hype um Quantencomputer?
      • Was ist die Quanten-Überlegenheit?
      • Was genau ist ein „Qubit“?
      • Wie sehen Quantenprogramme aus?
      • Welche Quantencomputer gibt es jetzt schon und welche wird es demnächst geben?
      • Was sind die absehbaren Anwendungsgebiete für Quantencomputer?

Insbesondere die letzten beiden Punkte werden ich auf „quantencomputer-info“ aktuell halten und auf neue Entwicklungen eingehen.

Eine neue Ära der Technologie-Geschichte

Quantencomputer werden nach und nach das Tor zu einer neuen Welt öffnen. Diese Welt wird so bizarr und anders sein, dass wir erst langsam einen Eindruck davon bekommen, was darin möglich sein wird. Es ist die Welt der Quantenberechenbarkeit und der Quantenkomplexität. Was wir von Quantencomputern erwarten können lässt sich am besten erahnen, wenn wir die aktuelle Entwicklung mit der Erschließung der Elektrizität vergleichen:

Quantentechnologien wie Halbleiter, Transistoren, Dioden, Laser und viele weitere bilden das Herzstück unserer modernen, technologischen Gesellschaft. In allen möglichen Geräten unseres täglichen Lebens wie Computern, das Internet, Smartphones, Fernsehern, … sind sie zu finden. Aber selbst diese bahnbrechenden Technologien sind eher vergleichbar mit der Entwicklung des elektrischen Lichts: Sie sind das Resultat von Quanteneffekten für riesige Massen von Elektronen. Quantencomputer sind die digitale Version der Quantentechnologien: Sie verändern und verzahnen einzelne, elementare Quantenzustände, um über die Andersartigkeit der Quantenwelt völlig neue Rechenwege zu beschreiten, die sonst überhaupt nicht möglich wären. Wird das Tor in das Zeitalter der Quantencomputer damit vergleichbar sein mit dem Sprung von der Glühbirne ins Computerzeitalter? Auf „quantencomputer-info“ können Sie sich selbst ein Bild davon machen.

Seit über zwei Jahrzehnten findet intensive Forschung zu dem Thema Quantencomputer statt. Die auch daraus entstandene Quanteninformationstheorie entwickelt sich immer mehr zu einem der Herzstücke der modernen Physik und ist tief in die Informatik eingedrungen. Erste experimentelle Quantencomputer wurden im Laufe der letzten 20 Jahre in Forschungseinrichtungen gebaut. Längst haben die Tech-Riesen Google, IBM, Microsoft & Co das bahnbrechende Potential der Technologie erkannt und führende Physiker, Informatiker und Mathematiker angeheuert, um die Entwicklung der ersten kommerziellen Quantencomputer zu befeuern. Als Resultat stehen jetzt die ersten Quantencomputer in der Cloud.

Verfügbar für jedermann.

Unbemerkt von der breiten Öffentlichkeit liefern sich die Tech-Giganten gerade ein spannendes Wettrennen, welche Gruppe als erstes den großen Meilenstein erreicht: Der erste Nachweis der „Quantum Supremacy“ oder auf deutsch der „Quanten-Überlegenheit“. Also der erste Quantencomputer, der jeden herkömmlichen Supercomputer für gewisse Berechnungen überflügelt. Alle Zeichen deuten darauf hin, dass dieser Moment, der die neue Epoche einläuten soll, im Jahr 2018 erreicht wird.

Quantencomputer: Der einfachste Weg, die Quantenmechanik zu verstehen lernen

Einen weiteren Punkt finde ich persönlich noch wichtig: Ein Quantencomputer ist letztendlich das einfachste Mehrteilchen-System in der Quantenmechanik. Wenn Sie die Funktionsweise eines Quantencomputers verstanden haben, haben Sie zwischen den Zeilen auch viel über die Quantenmechanik erfahren. Zu grundlegenden Themen der Quantenmechanik ist es dann manchmal nur ein kleiner Schritt. Deshalb werde ich immer wieder auf einige Themen eingehen: Vielleicht haben Sie von dem „Welle-Teilchen-Dualismus“ gehört oder von „Schrödingers Katze“ oder von „Heisenbergs Unschärferelation“, der Existenz von „Paralleluniversen“. Oder was hat die Quantemechanik mit „Wurmlöchern“ im Weltraumzu tun? Wenn Sie die Ausdauer haben, werden Sie hier einiges darüber erfahren.

Ich selbst habe Physik und Mathematik mit Begeisterung studiert. Seit fast 20 Jahren bin ich jetzt als IT-Berater für große Unternehmen tätig. Meine Leidenschaft für die Quantenphysik habe ich dabei nie verloren, und auf den folgenden Seiten werden Sie verstehen warum.

Ich muss Sie warnen. Die Quantenmechanik und somit die Quantencomputer sind auf faszinierende Art und Weise mit Nichts vergleichbar, mit dem Sie sich bisher beschäftigt haben. Um sie zu erfassen ist ein gewisser Aufwand und ein offener Geist notwendig … aber was ich eigentlich sagen will, drückt Morpheus in dem Science-Fiction-Klassiker „Die Matrix“ noch am Besten aus:

„Das ist deine letzte Chance. Danach gibt es kein zurück. Nimm die blaue Pille — die Geschichte endet… Nimm die rote Pille — du bleibst hier im Wunderland und ich werde dir zeigen wie tief das Kaninchenloch reicht.”

😉