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. Detecon International GmbH, Dresden
  2. operational services GmbH & Co. KG, Chemnitz, Zwickau, Dresden
  3. McFIT GmbH, Berlin
  4. hmp Heidenhain-Microprint GmbH, Berlin


Anzeige
Spiele-Angebote
  1. (u. a. Pac-Man ab 1,99€)
  2. 109,99€ mit Vorbesteller-Preisgarantie
  3. 23,99€

Folgen Sie uns
       


  1. Adobe

    Die Flash-Ära endet 2020

  2. Falscher Schulz-Tweet

    Junge Union macht Wahlkampf mit Fake-News

  3. BiCS3 X4

    WDs Flash-Speicher fasst 96 GByte pro Chip

  4. ARM Trustzone

    Google bescheinigt Android Vertrauensprobleme

  5. Überbauen

    Telekom setzt Vectoring gegen Glasfaser der Kommunen ein

  6. Armatix

    Smart Gun lässt sich mit Magneten hacken

  7. SR5012 und SR6012

    Marantz stellt zwei neue vernetzte AV-Receiver vor

  8. Datenrate

    Vodafone weitet 500 MBit/s im Kabelnetz aus

  9. IT-Outsourcing

    Schweden kaufte Clouddienste ohne Sicherheitsprüfung

  10. Quantengatter

    Die Bauteile des Quantencomputers



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Shipito: Mit wenigen Mausklicks zur US-Postadresse
Shipito
Mit wenigen Mausklicks zur US-Postadresse
  1. Kartellamt Mundt kritisiert individuelle Preise im Onlinehandel
  2. Automatisierte Lagerhäuser Ein riesiger Nerd-Traum
  3. Onlineshopping Ebay bringt bedingte Tiefpreisgarantie nach Deutschland

Creoqode 2048 im Test: Wir programmieren die größte portable Spielkonsole der Welt
Creoqode 2048 im Test
Wir programmieren die größte portable Spielkonsole der Welt
  1. Arduino 101 Intel stellt auch das letzte Bastler-Board ein
  2. 1Sheeld für Arduino angetestet Sensor-Platine hat keine Sensoren und liefert doch Daten
  3. Calliope Mini im Test Neuland lernt programmieren

Ikea Trådfri im Test: Drahtlos (und sicher) auf Schwedisch
Ikea Trådfri im Test
Drahtlos (und sicher) auf Schwedisch
  1. Die Woche im Video Kündigungen, Kernaussagen und KI-Fahrer
  2. Augmented Reality Ikea will mit iOS 11 Wohnungen virtuell einrichten
  3. Space10 Ikea-Forschungslab untersucht Umgang mit KI

  1. Re: Viel zu spät

    TC | 22:51

  2. Re: Energielabel

    RichieMc85 | 22:49

  3. Re: Ohne Worte

    Faksimile | 22:48

  4. Roger Stone Style :)

    redmord | 22:47

  5. Re: Mal wieder mit dem Kopf durch die Wand

    My1 | 22:47


  1. 21:02

  2. 18:42

  3. 15:46

  4. 15:02

  5. 14:09

  6. 13:37

  7. 13:26

  8. 12:26


  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