Quantencomputing Zweckmäßigkeit vs. Utopie: Warum wir eine realistische Betrachtung des Quantencomputings brauchen

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Quantencomputer regen zurecht die Fantasie an. Denn zu was sie potenziell imstande sind, ist gewaltig. Während die Technologie noch ganz am Anfang steckt, ist die Erwartungshaltung bereits extrem hoch. Besseres Grundlagenwissen könnte helfen, realistische Ansprüche zu stellen.

Als IBM Anfang 2019 mit IBM Q System One den ersten kommerziellen, schaltkreis-basierten Quantencomputer vorstellte, waren die Reaktionen erwartungsgemäß von Begeisterung geprägt. Diese schaltete allerdings bei Laien schnell in Ernüchterung um – schließlich würde der mit 20 Qubits ausgestattete Quantenrechner nicht bald den heimischen PC ablösen. Hierin liegt auch der Kern einer falschen Erwartungshaltung: Quantencomputer werden mit großer Wahrscheinlichkeit herkömmliche Computer in absehbarer Zukunft nicht ersetzen. Und das liegt nicht etwa nur am Preis oder deren komplexer Architektur, sondern den sehr speziellen Aufgaben, für die sie zurzeit entwickelt werden. Es braucht daher eine realistische Einschätzung, wie sie eigentlich funktionieren und welches Potenzial in ihnen steckt. Das wirkt sich am Ende sogar positiv auf die Entwicklung der Technologie aus. Denn egal, ob Privatperson oder Unternehmenslenker: Je besser eine sinnvolle Einordnung gelingt, desto gezielter lassen sich mit dem Quantencomputing echte Mehrwerte schaffen.

Falsche Annahmen beseitigen

Die Vorstellungen der meisten Leute vom Quantencomputing sind noch immer geprägt von den eigenen Alltagserfahrungen mit herkömmlichen Computern. Dabei wird Leistung häufig allein mit Geschwindigkeit gleichgesetzt, sprich: Wie viele Rechenoperationen können in einer bestimmten Zeit gelöst werden. Quantencomputing setzt allerdings auf eine Reihe unterschiedlicher Rechenmodelle, die auf Gesetzmäßigkeiten der Quantenphysik basieren. Ein Quantencomputer arbeitet dazu mit Qubits, die beispielsweise aus Ionen oder Photonen bestehen können, und die verschiedenen Quanten-Phänomenen unterliegen. Dazu zählen etwa die Superposition, bei der Qubits beliebige Überlagerungen (lineare Kombination) der Zustände 0 und 1 annehmen, und dass sie sich miteinander verschränken lassen (Entanglement). Hierdurch hat die Zustandsänderung eines Qubits eine augenblickliche, nicht-kausale Wirkung auf die mit ihm verschränkten Qubits.