Der Quantencomputer arbeitet effizienter

Es dauerte erneut ein paar Jahre - erst 1992 lieferten David Deutsch und Richard Jozsa das erste Beispiel dafür, dass ein Quantenrechner effizienter als ein herkömmlicher Rechner arbeitet. 1994 wurde es dann richtig spannend, weil Dan Simon bewies, dass Quantencomputer bestimmte Probleme sogar exponentiell schneller bearbeiten können. Noch im selben Jahr wendete Peter Shor das auf die Primfaktorenzerlegung an, für die kein effizienter klassischer Algorithmus bekannt ist. Der Shor-Algorithmus sollte plötzlich einen großen Teil der Kryptografie aushebeln können - das weckte natürlich Begehrlichkeiten auf allen Seiten. Lov Grover entwickelte kurz darauf einen für effiziente Suchvorgänge wichtigen Algorithmus, und MIT-Forscher Lloyd konnte das von Feynman aufgestellte Problem eines Simulations-Algorithmus für Quantenzustände lösen.

Ende der 1990er Jahre begannen endlich auch die experimentellen Erfolge. Innsbrucker Physiker um Rainer Blatt führten die Quanten-Teleportation vor, am MIT wurde die Quanten-Fehlerkorrektur erfolgreich implementiert. 2001 setzte IBM mit Hilfe der Kernspinresonanz erstmals den Shor-Algorithmus um. Den Innsbruckern gelang 2005 ein Rekord mit acht verschränkten Ionen in einer Ionenfalle, 2010 kam man dann bis auf 14. Derzeit scheinen auf supraleitenden Qubits basierende Konzepte am spannendsten für künftige kommerzielle Anwendungen.

Weitere Erfolge bleiben aus

Ab etwa 2010 wurde es ruhiger um das Quantencomputing. Anfängliche Rekorde sind ausgekostet, jetzt folgen die Mühen der Ebene. Vor allem bei der Skalierung auf eine größere Zahl echter Qubits kommen die Forscher nicht so schnell voran wie erhofft, obwohl alle großen IT-Firmen längst eigene Abteilungen für die Entwicklung neuer Quantenrechner haben. Anfängliche Schätzungen, dass der Markt bis 2020 einige zehn Milliarden Dollar groß sein könnte, haben sich als unrealistisch erwiesen.

Für Diskussionen sorgt vor allem das Unternehmen D-Wave Systems, das bereits einen mit bis zu 1.024 Bits operierenden "Quantencomputer" verkauft. Wie leistungsfähig der tatsächlich ist, darüber ist sich die Forschergemeinde nicht einig. Mal scheint er bei speziellen Optimierungsproblemen klassische Computer zu übertreffen, dann zeigen andere, dass mit optimierten Algorithmen doch wieder die klassischen Rechner gewinnen.

Es gibt erste Quantenkryptografie-Produkte

Die Hoffnung, dass Quanten-Kryptografie ein spannender Markt werden könnte, hat sich bisher ebenfalls nicht erfüllt. Hier gibt es zwar erste Produkte, doch der Bedarf scheint - noch? - nicht gegeben. Hinzu kommt bei Sicherheitsfragen ja immer, dass eine Kette nur so stark wie ihr schwächstes Glied ist. Kennwörter physikalisch sicher austauschen zu können, hilft eben wenig, wenn die Computer, auf denen sie landen, unsicher sind - oder ihre Nutzer sie auf Zetteln am Monitor notieren.

Vermutlich wird der Quantencomputer nie den herkömmlichen Computer ersetzen, wie man sich das eine Zeit lang vorgestellt hat. Viele Probleme lassen sich auf herkömmliche Art und Weise wunderbar lösen. Aber das eine große Problem, das die Menschheit lösen muss, um sich fortzuentwickeln, ist der Aufbau unseres Universums, das nun einmal ein Quantensystem darstellt. Und Quantensysteme lassen sich nur auf Quantencomputern simulieren - mindestens dazu werden sie also gebraucht. Tatsächlich wäre eine auf diesem Wege erreichte Lösung, etwa eine "Theorie von allem", auch sehr viel mehr wert als die Lösung jedes klassischen Problems.