Quanten-Computing: Aufbruch in das Zeitalter der Superrechner

Alle Forscher sind sich darüber einig, dass bis zur Entwicklung echter kommerzieller Quanten-Computer noch einige Zeit vergehen wird. Desktop-Systeme mit Quantenprozessor sind für die nächsten Jahre nicht zu erwarten – Pessimisten glauben sogar, für viele Jahrzehnte nicht. Trotzdem unternehmen viele IT-Firmen umfangreiche Forschungen im Bereich der Quanten-Datenverarbeitung und hoffen, einige dieser Prinzipien bald auch in bestehenden Anwendungen nutzen zu können.

IBM forscht seit mehreren Jahren im Bereich der Quanten-Datenverarbeitung. Im Jahr 2000 hat das unternehmenseigene Almaden Research Centre unter der Leitung von Isaac Chuang eines der ersten wirklichen Quanten-Computersysteme vorgestellt, unter der Verwendung von fünf Qubits aus Fluoratomen, mit dem das Team leicht die Ordnung für eine gegebene Funktion bestimmen konnte. Dieses mathematische Problem (Order-Finding) ist für Quanten-Computersysteme sehr einfach, für konventionelle binäre Prozessoren hingegen äußerst kompliziert.

Peter Shor

IBM erklärte das Problem der Ordnungsfindung wie folgt:

Man stelle sich ein Gebäude vor, mit vielen Zimmern und der gleichen Anzahl von zufällig verteilten Gängen, die nur in eine Richtung durchquert werden können. Manche der Gänge verbinden Zimmer, andere führen wieder in dasselbe Zimmer zurück. Wer durch alle Zimmer und Gänge spaziert, gelangt irgendwann an den Ausgangspunkt zurück, aber was ist die minimale Anzahl der Gänge, die vorher durchquert werden müssen? Das IBM-System konnte jede Version dieses Problems bei jeder beliebigen Anzahl von Zimmern und Gängen in nur einem Schritt lösen, während konventionelle mathematische Systeme bis zu vier Schritte dafür benötigen würden, je nach Komplexität der vorhandenen Zimmer und Gänge.