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Wissenschaftler der Universität Oxford haben den Grundstein für einen Quantencomputer mit 99,9 Prozent Präzision gelegt. Möglicherweise der Durchbruch für die Technologie.

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Forscher an der britischen Universität Oxford haben ein Quanten-Logikgatter mit einer noch nie zuvor gemessenen Präzision von 99,9 Prozent erschaffen. Quantengatter sind die Grundlage für die Berechnungen von Quantencomputern – vergleichbar mit elektronischen Gattern, auf denen klassische Computer ihre elementaren Operationen durchführen. Ihre Ergebnisse stellen die Forscher im Wissenschaftsjournal Physical Review Letters vor.

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99,9 Prozent Präzision ist der Wert, der theoretisch erreicht werden muss, um einen Quantencomputer zu bauen. Quantencomputer sind bislang vor allem ein theoretisches Konzept. Bestimmte Formen von Berechnungen könnten Quantencomputer so schnell durchführen, dass sie beispielsweise sämtliche konventionellen Verschlüsselungsverfahren knacken könnten.

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Ab 99,99 Prozent Präzision wären Quantencomputer praktisch umsetzbar

„Um das in einen Kontext zu setzen: Laut Quantentheorie, soweit wir das bisher wissen, ist es schlicht unmöglich, einen Quantencomputer zu bauen, bei dem die Präzision schlechter als 99 Prozent ist“, sagte David Lucas, einer der beteiligten Oxford-Forscher, Science Daily. „Ab einem Wert von 99,9 Prozent ist es theoretisch möglich, einen Quantencomputer zu bauen – aber in der Praxis ist das sehr schwierig und daher extrem teuer. Wenn wir künftig eine Präzision von 99,99 Prozent erreichen, sehen die Aussichten schon deutlich besser aus.“

Anders als klassische Computer würden Quantencomputern den Gesetzen der Physik unterliegen, wie sie im Mikrokosmos für kleinste Dinge wie Atome herrschen. Die Gesetze der Physik verhalten sich hier völlig anders als wir es aus unserem Alltag gewohnt sind. Teilchen können beispielsweise mehrere Zustände gleichzeitig annehmen. Dadurch sind theoretisch Berechnungsgeschwindigkeiten für bestimmte mathematische Probleme möglich, die für klassische Computer unerreichbar sind.

Beim Bau eines Quanten-Logikgatters werden zwei Atome im Zustand der sogenannten Verschränkung genutzt. Als Verschränkung wird in der Quantenmechanik ein Phänomen bezeichnet, bei dem sich der Zustand eines Teilchens automatisch und ohne Verzögerung auf ein anderes Teilchen überträgt – unabhängig davon, wie weit beide Teilchen von einander entfernt sind. Albert Einstein bezeichnete dieses Phänomen einst als „spukhafte Fernwirkung.“

Mögliche Erkenntnisse für Chemie und Biologie

Ein Quantengatter ist der fundamentale Baustein eines Quantencomputers. Die Präzision des von den Oxford-Forschern gebauten Quantengatter ist deutlich höher als der bislang erreichte Rekord. „Ein wichtiger Punkt ist, dass [Quantencomputer] nicht nur eine andere Technik für herkömmliche Computer sind. Es handelt sich um eine sehr fundamental andere Art, Informationen zu verarbeiten“, sagte Chris Ballance, ein weiterer beteiligter Forscher, Science Daily.

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Dadurch wären Quantencomputer einerseits in der Lage, bislang sichere Codes zu knacken, andererseits aber auch dazu, riesige Datenmengen zu durchsuchen. „Quantencomputer sind von Natur aus sehr gut dazu geeignet, andere Quantensysteme zu simulieren, was zum Beispiel dabei helfen könnte, komplexe Moleküle zu verstehen, die in der Chemie und Biologie relevant sind“, sagte Ballance. Um sich die Funktionsweise eines Quantencomputers vorzustellen, wird häufig die Analogie eines Menschen verwendet, der in der Lage wäre, sämtliche Bücher zu einem Thema gleichzeitig zu lesen.

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