Abo
  • Services:
Anzeige
Quantencomputer von IBM: Sind Quantencomputer herkömmlichen überlegen?
Quantencomputer von IBM: Sind Quantencomputer herkömmlichen überlegen? (Bild: IBM/CC-BY 2.0)

Was kann ein Quantencomputer? Was nicht?

Bei allen Schwierigkeiten handelt es sich um eine Technologie, die man beherrscht, in die Abermilliarden an Investitionen geflossen sind. Bis ein Quantencomputer wirklich mal auch in der Praxis leistungsfähiger als ein gleich teurer (!) klassischer Rechner ist, dürften noch einige Jahre vergehen. Deshalb leisten sich derzeit vor allem die Forschungsabteilungen großer IT-Unternehmen Quantencomputer, um daran mögliche Zukunftskonzepte zu studieren.

Anzeige

Die prinzipiellen Grenzen

Der Quantencomputer ist ganz sicher kein Wundermittel, das ist den Forschern heute klar. Es gibt Probleme, bei denen er theoretisch jeden klassischen Computer schlägt, etwa bei der Primzahlfaktorisierung oder Suchalgorithmen. Mathematisch lässt sich zeigen, dass der Quantencomputer schneller ist als ein klassischer Rechner bei all den Problemen, die sich durch Ausprobieren lösen lassen, wobei es keinerlei Hinweise darauf gibt, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine bestimmte Lösung auftritt. Das perfekte Beispiel dafür ist das Erraten eines Passworts.

Es gibt aber auch Verschlüsselungsverfahren, gegen die man einen Quantencomputer nicht besonders erfolgreich einsetzen kann. So wurde etwa bereits nachgewiesen, dass er beim AES-Protokoll lediglich die Schlüssellänge effektiv halbiert. Ein aus 256 Bit bestehender Schlüssel ist gegen einen Angriff mit einem Quantencomputer also genauso effizient wie ein 128 Bit langer Schlüssel gegen einen klassischen Computer.

Welche Probleme ein Quantencomputer prinzipiell lösen kann, lässt sich mit Hilfe eines Teilgebiets der Mathematik diskutieren, der Komplexitätstheorie. Die Frage ist: Wie lange braucht der Rechner für die Lösung - einerseits - und für das Nachprüfen der Lösung - andererseits.

P-Probleme kann auch ein normaler Computer lösen

Die einfachsten Aufgaben gehören dabei zu den P-Problemen ("Polynomialzeit"). Die Rechenzeit wächst hier proportional zu einer festen Potenz der Problemgröße. Die Frage, ob eine Zahl eine Primzahl ist, gehört ebenso zu dieser Klasse wie der Check, ob auf einer Straßenkarte jede von x Städten von jeder anderen aus zu erreichen ist. Aufgaben dieser Komplexität sind schon von klassischen Computern effizient lösbar, Quantencomputer werden hier nicht benötigt.

Formuliert man die Aufgabe um, erreicht man die nächsthöhere Komplexitätsstufe "nichtdeterministisch polynomial" oder "NP": Gesucht sei eine Route, mit der ein Vertreter alle Städte auf kürzestem Weg abklappern kann, ohne einen Ort zweimal zu besuchen. Die zur Lösung dieses Problems nötige Rechenzeit wächst exponentiell mit der Zahl der Städte. Einfacher ist bei NP-Problemen die Prüfung, ob ein Lösungsvorschlag korrekt ist: Dazu ist nur Polynomialzeit nötig. Quantencomputer können einige, aber nicht alle NP-Probleme lösen. Welche genau? Das ist noch offen, genau wie die Frage, ob es nicht doch einen in Polynomialzeit funktionierenden Algorithmus für NP-Probleme gibt. Falls Sie die Antwort beweisen können, egal wie sie lautet, bringt Ihnen das eine Million Dollar Preisgeld ein. Falls Sie den Algorithmus finden, machen Sie sich all die Hersteller zum Feind, die auf Quantencomputer setzen, denn die würden dann nicht mehr gebraucht.

Denn bei Problemen noch höherer Komplexität versagen wahrscheinlich auch sie, wobei "versagen" nicht das richtige Wort ist - sie kennen dann nur keine Abkürzung zum Ziel. Dazu gehören zum Beispiel vollständige Lösungen der Spiele Schach und Go, die man in die Klasse PSPACE einordnet: Probleme, für deren Lösung man zum einen eine polynomial wachsende Speichermenge und zum anderen exponentiell wachsende Rechenzeit braucht. Bei Aufgaben dieser Stufe stoßen klassische Computer schnell an Grenzen. Wie es sich bei Quantencomputern verhält, ist unbekannt - jedenfalls hat noch niemand einen Quantenalgorithmus dafür gefunden.

Die Quanten kommen: spannende Expertenvorträge und Paneldiskussionen rund um Quantencomputer, Quantennetzwerke, Quanten - und Postquantenverschlüsselung auf der ersten eigenen Golem.de-Konferenz am 23. Juni 2017 in Berlin. Jetzt Ticket sichern!

 So ein Quantencomputer ist anders

eye home zur Startseite
Apfelbrot 26. Apr 2017

Oder als Bild abspeichern!

Themenstart

Apfelbrot 26. Apr 2017

Es gibt maximal 21 Millionen, richtig. Alle 210.000 Coins wird die Belohnung für einen...

Themenstart

Prinzeumel 26. Apr 2017

Nicht so arg viel.

Themenstart

chithanh 25. Apr 2017

Einige der Aussagen im Artikel zu Krypto- und Komplexitätsthemen sind etwas ungenau...

Themenstart

DerSchildkröten... 25. Apr 2017

Mit dem Gefühl überfordert zu sein bezogen auf die Komplexitätstheorie sind sie nicht...

Themenstart

Kommentieren



Anzeige

Stellenmarkt
  1. PTV Group, Karlsruhe
  2. Bechtle Onsite Services GmbH, Neckarsulm
  3. WKM GmbH, München
  4. Präsidium Technik, Logistik, Service der Polizei, Stuttgart


Anzeige
Hardware-Angebote
  1. (u. a. DXRacer OH/RE9/NW für 199,90€ statt 226€ im Preisvergleich)
  2. ab 799,90€

Folgen Sie uns
       


  1. Die Woche im Video

    Verbogen, abgehoben und tiefergelegt

  2. ZTE

    Chinas großes 5G-Testprojekt läuft weiter

  3. Ubisoft

    Far Cry 5 bietet Kampf gegen Sekte in und über Montana

  4. Rockstar Games

    Waffenschiebereien in GTA 5

  5. Browser-Games

    Unreal Engine 4.16 unterstützt Wasm und WebGL 2.0

  6. Hasskommentare

    Bundesrat fordert zahlreiche Änderungen an Maas-Gesetz

  7. GVFS

    Windows-Team nutzt fast vollständig Git

  8. Netzneutralität

    Verbraucherschützer wollen Verbot von Stream On der Telekom

  9. Wahlprogramm

    SPD fordert Anzeigepflicht für "relevante Inhalte" im Netz

  10. Funkfrequenzen

    Bundesnetzagentur und Alibaba wollen Produkte sperren



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Quantencomputer: Nano-Kühlung für Qubits
Quantencomputer
Nano-Kühlung für Qubits
  1. IBM Q Mehr Qubits von IBM
  2. Quantencomputer Was sind diese Qubits?
  3. Verschlüsselung Kryptographie im Quantenzeitalter

XPS 13 (9365) im Test: Dells Convertible zeigt alte Stärken und neue Schwächen
XPS 13 (9365) im Test
Dells Convertible zeigt alte Stärken und neue Schwächen
  1. Schnittstelle Intel pflegt endlich Linux-Treiber für Thunderbolt
  2. Atom C2000 & Kaby Lake Updates beheben Defekt respektive fehlendes HDCP 2.2
  3. UP2718Q Dell verkauft HDR10-Monitor ab Mai 2017

Calliope Mini im Test: Neuland lernt programmieren
Calliope Mini im Test
Neuland lernt programmieren
  1. Arduino Cinque RISC-V-Prozessor und ESP32 auf einem Board vereint
  2. MKRFOX1200 Neues Arduino-Board erscheint mit kostenlosem Datentarif
  3. Creoqode 2048 Tragbare Spielekonsole zum Basteln erhältlich

  1. Re: Ohne Subvention? Das klingt zu schön um wahr...

    Ovaron | 10:24

  2. Re: Es ist übrigens das erste Far Cry, das in den...

    violator | 10:22

  3. Re: Pay to Win?

    Ovaron | 10:17

  4. Re: Offenbar finden alle Git gut, aber

    Kleba | 10:14

  5. Re: Dann soll man doch bitte o2 free abschaffen

    Trollifutz | 10:12


  1. 09:01

  2. 17:40

  3. 16:40

  4. 16:29

  5. 16:27

  6. 15:15

  7. 13:35

  8. 13:17


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel