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Ein potentieller Quantenprozessor, der die Quantenbits miteinander verbindet.
Ein potentieller Quantenprozessor, der die Quantenbits miteinander verbindet. (Bild: Erik Lucero, University of California/Santa Barbara, CC BY-SA 3.0)

Das Problem des Handlungsreisenden

Die Grenzen des Quantencomputers könnten also recht eng gesteckt sein: "Es gibt zwar zehntausende Probleme, von denen viele für Anwendungen interessant sind, und die noch sehr viel schwieriger sind als das Faktorisierungsproblem", sagt Aaronson. Sie hätten aber nicht dessen mathematische Struktur. "Wir haben bislang keinerlei Hinweise, dass diese Probleme effizient gelöst werden können, weder von einem normalen Computer noch von einem Quantencomputer", sagt Aaronson.

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Darunter fielen Optimierungsaufgaben wie das Problem des Handlungsreisenden, bei dem die kürzeste Reiseroute zwischen vielen Städten gefunden werden muss. Mit jeder zusätzlichen Station vervielfacht sich die Zahl der Möglichkeiten, was jeden klassischen Rechner früher oder später kapitulieren lässt. Optimierungsprobleme treten in der Praxis häufig auf, nicht nur bei Reiseplanungen, etwa bei der Ressourcenplanung in einer Fabrik oder der Planung einer Raumfahrtmission, weshalb auch die Nasa an Quantencomputern interessiert ist.

Dass nach 20 Jahren Forschung das Anwendungsprofil des Quantencomputers noch recht dürftig ist, liegt demnach nicht daran, dass es keine Anwendungen gibt - diese sind nur sehr schwer zu finden. Peter Shor sagt, dass die Hürden erst genommen würden, wenn es praxistaugliche Quantencomputer gebe. "Als es klassische Computer gab, wurden eine Menge neuer Algorithmen entdeckt, weil die Leute sie an den Geräten ausprobieren konnten. Das Gleiche könnte mit Quantencomputern geschehen", sagt Shor.

Quantenrechner könnten versteckte Muster entdecken

Unter den wenigen absehbaren Anwendungen seien allerdings einige hoch relevante, meint Seth Lloyd. Eine davon sei die Entdeckung versteckter Muster. Darunter fielen Dinge wie maschinelles Lernen oder Big-Data-Anwendungen. Für klassische Computer hätten sich etwa Sprach- oder Handschrifterkennung als sehr schwierig erwiesen. Sie gäben Computern etwa 10.000 Beispiele der handgeschriebenen Ziffer 5 und 10.000 Beispiele der Ziffer 7. Danach könne er selbständig handgeschriebene Fünfen und Siebenen unterscheiden. "Wir glauben, dass Quantencomputer das sehr viel schneller lernen könnten."

Auch beim Analysieren großer Datenmengen werde der Quantencomputer punkten, fährt Lloyd fort. Zum Beispiel beim Aufteilen von Daten in Gruppen. "Das wird ein Quantencomputer substanziell schneller können", sagt der Physiker. Aaronson hält es hingegen für "Spekulation", dass die von Lloyd genannten Beispiele tatsächlich die ersehnte Quanten-Beschleunigung erbringen.

Quantenrechner könnten das Cloud-Computing sicherer machen

Einig sind sich die Experten darin, dass Quantencomputer das Cloud-Computing sicherer machen können. Mit einer Technik namens Blind Quantum Computing kann ein Nutzer eine Aufgabe an den Quantencomputer eines Dienstleisters senden, dort lösen lassen und das Ergebnis empfangen, ohne dass der Dienstleister die Daten einsehen könnte. Mehr noch: ohne dass er erfährt, um welche Art von Rechnung es sich handelt. Sobald es leistungsfähige Quantencomputer gebe, könne das Blind Quantum Computing effizient durchgeführt werden, meint Scott Aaronson.

Es gibt auch einige Forscher, die einen praxistauglichen Quantencomputer für unmöglich halten, weil ein großer Quantencomputer zu vielen störenden Umwelteinflüssen ausgesetzt wäre, als dass die diffizile Orchestrierung gelingen könnte. Scott Aaronson beeindruckt das nicht. Er findet, es gebe nichts zu verlieren: "Wenn wir entdecken sollten, dass es einen tiefen Grund gibt, warum Quantencomputer unmöglich sind, dann würde das ironischerweise das aufregendste Resultat sein! Denn wir müssten dann die Physikbücher umschreiben, um dem neuen Verständnis Rechnung zu tragen. Wahrscheinlicher jedoch ist der langweiligere Befund: dass man Quantencomputer bauen kann. In beiden Szenarien werden wir etwas Interessantes lernen."

 Überbewertete Superrechner: Quantencomputer hätten kaum was zu tun

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Tobias Claren 11. Dez 2014

Eine KI die selbstständig kosmologische Naturgesetze erdenkt. Oder man fragt wie könnte...

Tobias Claren 10. Dez 2014

Evtl. sind ja für ein echtes Bewusstsein (nicht nur simuliert) Quantenprozesse nötig...

irisquelle 09. Dez 2014

Dass es hier im Forum Kommentatoren gibt, die ihr Halbwissen über Komplexitätstheorie und...

irisquelle 09. Dez 2014

Die Schlagzeile ist - mit Verlaub - großer Stuss. Allein das von D-Wave vermeintlich...

EvilSheep 02. Dez 2014

Sry, aber deine Aussage ist höchst zweifelhaft. Nur weil es für etwas keine Quelle gibt...



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