Abo
  • Services:
Anzeige
Versuchsanordnung mit grünem Laser, mit der Wiener Forscher das optische Quanten-Computing verbessert haben
Versuchsanordnung mit grünem Laser, mit der Wiener Forscher das optische Quanten-Computing verbessert haben (Bild: IQOQI Wien)

Topologische Quantencomputer

Das Konzept des topologischen Quantencomputers stammt ursprünglich aus der Mathematik - und es ist auch noch nicht komplett in der Physik angekommen. Es beruht auf sogenannten Anyonen (nicht zu verwechseln mit den Anionen der Chemie) - das sind Quasi-Teilchen (also Zustände mit Teilchen-Eigenschaften) im zweidimensionalen Raum. In der dreidimensionalen Raumzeit (zwei Ortsdimensionen und eine Zeitdimension) bilden diese sogenannte Braids (Flechten).

Anzeige

Quanten-Braids sind stabiler als zum Beispiel eingefangene Ionen. Damit kodierte Quanten-Informationen wären für Fehler also weniger anfällig. Allerdings fehlt den Forschern noch ein physikalisches Trägersystem für das mathematische Modell. Infrage kommen lediglich Quasiteilchen, Anregungszustände also, wenn diese zweidimensionaler Natur sind (also sich etwa auf Oberflächen beziehen).

Zu den vielversprechenden Kandidaten gehört der Quanten-Spin-Hall-Effekt, der die Existenz eines sogenannten topologischen Isolators bewirkt. Das ist ein Stoff, der eigentlich nicht leitet, an dessen Oberfläche aber trotzdem Ströme fließen, und zwar Spin-Ströme. Ein anderer interessanter Kandidat ist der fraktionale Quanten-Hall-Effekt, der die Wirkung eines starken Magnetfelds auf eine flache Wolke von Elektronen beschreibt. Dabei verhält sich das System, als bestünde es aus Quasiteilchen mit einem Drittel der Elektronenladung.

Ein dritter Kandidat wären speziell komponierte Supraleiter, an deren Grenzflächen sich ebenfalls zweidimensionale Quasiteilchen nachweisen lassen. Tatsächlich ist derzeit allerdings noch nicht einmal nachgewiesen, ob sich mit den so erzeugten Anyonen auch Quanten-Berechnungen ausführen lassen.

Die Grenzen des Quantencomputers

Der Quantencomputer galt lange als Wundermittel. Tatsächlich ist er enorm leistungsfähig - wenn er sich mit den passenden Problemen befasst. Dazu gehört die Primzahlfaktorisierung, hilfreich kann er aber auch bei Suchalgorithmen sein. Mathematisch lässt sich zeigen, dass der Quantencomputer bei all jenen Problemen schneller als ein klassischer Rechner ist, 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 oft verwendeten AES-Protokoll lediglich die Schlüssellänge 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 der Mathematik diskutieren. Wir müssen dazu nach der Komplexität eines Problems fragen - ein Forschungsgebiet der theoretischen Informatik. Dabei geht es im Grunde darum, wie lange ein Rechner sowohl für die Lösung als auch für das Nachprüfen eines Lösungsvorschlags braucht.

 Stromkreise und QuantenpunkteWas der Quantencomputer kann - und was nicht 

eye home zur Startseite
Zeitvertreib 15. Aug 2014

Sorry ich glaube soweit bist du noch nicht ;) Nicht böse gemeint aber um Einstein weiter...

NilsP 18. Jul 2014

Also, gaaanz genau sind es 3,12 Mio Kerne (16.000 Knoten je 2 Ivy Bridge Xeons (12C) + 3...

crmsnrzl 07. Jul 2014

Falsch, man kann nur nicht beides GLEICHZEITIG mit beliebiger Genauigkeit wissen.

Flö. 07. Jul 2014

Die Illuminaten natürlich! SCNR :D

Citadelle 07. Jul 2014

Hallo Ich finde das mit den Problemklassen sehr interessant. Also P und NP Problematiken...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik GmbH, Potsdam
  2. operational services GmbH & Co. KG, Wolfsburg, Braunschweig, Zwickau
  3. Daimler AG, Stuttgart
  4. Daimler AG, Sindelfingen


Anzeige
Hardware-Angebote
  1. 246,94€

Folgen Sie uns
       


  1. Aufsteckbar

    Kugelkamera für Android-Smartphones filmt 360-Grad-Videos

  2. Panamera Turbo S E-Hybrid

    Porsche kombiniert V8-Motor und E-Antrieb

  3. Matrix Voice

    Preiswerter mit Spracherkennung experimentieren

  4. LTE

    Telekom führt Narrowband-IoT-Netz in Deutschland ein

  5. Deep Learning

    Wenn die KI besser prügelt als Menschen

  6. Firepower 2100

    Cisco stellt Firewall für KMU-Bereich vor

  7. Autonomes Fahren

    Briten verlieren Versicherungsschutz ohne Software-Update

  8. Kollisionsangriff

    Hashfunktion SHA-1 gebrochen

  9. AVM

    Fritzbox für Super Vectoring weiter nicht verfügbar

  10. Nintendo Switch eingeschaltet

    Zerstückelte Konsole und gigantisches Handheld



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Der große Ultra-HD-Blu-ray-Test (Teil 2): 4K-Hardware ist nichts für Anfänger
Der große Ultra-HD-Blu-ray-Test (Teil 2)
4K-Hardware ist nichts für Anfänger
  1. Der große Ultra-HD-Blu-ray-Test (Teil 1) 4K-Filme verzeihen keine Fehler
  2. Deutsche Verkaufszahlen Unberechtigter Jubel über die UHD-Blu-ray
  3. 4K Blu-ray Sonys erster UHD-Player kommt im Frühjahr 2017

Anet A6 im Test: Wenn ein 3D-Drucker so viel wie seine Teile kostet
Anet A6 im Test
Wenn ein 3D-Drucker so viel wie seine Teile kostet
  1. Bat Bot Die Fledermaus wird zum Roboter
  2. Kickstarter / NexD1 Betrugsvorwürfe gegen 3D-Drucker-Startup
  3. 3D-Druck Spanische Architekten drucken eine Brücke

LineageOS im Test: Das neue Cyanogenmod ist fast das alte Cyanogenmod
LineageOS im Test
Das neue Cyanogenmod ist fast das alte Cyanogenmod
  1. Ex-Cyanogenmod LineageOS startet mit den ersten fünf Smartphones
  2. Smartphone-OS Cyanogenmod ist tot, lang lebe Lineage

  1. Re: Einstellungen nur noch über Weboberfläche

    Moe479 | 07:35

  2. Re: Für mich nicht nachvollziehbar

    s.bona | 07:34

  3. Re: Also leider doch deutlich langsamer als Intel

    ronlol | 07:32

  4. Re: Und da werd ich immer gefragt, warum ich so...

    chefin | 07:31

  5. Re: DRM? DLC?

    MrReset | 07:31


  1. 07:23

  2. 07:14

  3. 17:37

  4. 17:26

  5. 16:41

  6. 16:28

  7. 15:45

  8. 15:26


  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