Wissenschaftler haben bestätigt: Quantencomputer kann, was ein normaler Computer niemals kann
Das Experiment zeigte, dass der Quantencomputer Aufgaben schneller und effizienter erledigt als jeder klassische Computer.
Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of Texas in Austin hat zum ersten Mal experimentell nachgewiesen, dass ein Quantencomputer Probleme lösen kann, die für klassische Systeme unerreichbar sind.
Die Ergebnisse wurden auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht und werden bereits als der größte Schritt in Richtung der praktischen Anwendung der Quantenüberlegenheit gepriesen.
Der Hauptunterschied zwischen Quantenmaschinen ist die Verwendung von Qubits anstelle von herkömmlichen Bits. Während ein klassisches Bit nur den Zustand "0" oder "1" annehmen kann, ist ein Qubit in der Lage, sich in Superposition zu befinden und beide Werte zu kombinieren. Dies eröffnet den Zugang zu exponentiell mehr Speicher- und Verarbeitungsleistung. Bis jetzt gab es jedoch keinen rigorosen Beweis dafür, dass dieses Potenzial realistisch umgesetzt werden kann.
Die "Alice und Bob"-Herausforderung
Um die Überlegenheit der Quanten zu demonstrieren, entwickelten Wissenschaftler ein mathematisches Problem, das ein Spiel zwischen zwei Teilen des Quantensystems simulierte - den fiktiven "Alice" und "Bob". Alice musste einen Quantenzustand erzeugen und ihn an Bob übermitteln, und Bob musste ihn messen und das Ergebnis bestimmen, noch bevor Alice die Vorbereitung abgeschlossen hatte.
Das Experiment wurde mehr als 10.000 Mal wiederholt, um den Prozess zu optimieren. Die Analyse ergab, dass ein klassischer Computer mindestens 62 Bits an Speicherplatz benötigen würde, um die Aufgabe mit ähnlicher Genauigkeit zu erfüllen, während der Quantenprozessor mit nur 12 Qubits auskam.
Eindeutiger Beweis der Überlegenheit
Bisher basierten viele Behauptungen über die Überlegenheit von Quantencomputern auf der Annahme, dass klassische Algorithmen in Bezug auf ihre Effizienz nicht mit Quantenalgorithmen mithalten können. Eine neue Studie hat jedoch zum ersten Mal den unbedingten mathematischen Beweis erbracht, dass kein klassischer Algorithmus eine Aufgabe so effizient lösen kann wie ein Quantencomputer.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass moderne Quantenprozessoren verschränkte Zustände von ausreichender Komplexität erzeugen und verwalten können, um die exponentiellen Fähigkeiten des Quantenspeichers zu nutzen", so die Autoren der Studie.
Was dies für die Zukunft bedeutet
Dieser Schritt ebnet den Weg für praktische Anwendungen der Quantentechnologie. Zu den möglichen Bereichen gehören:
Kryptographie - Schaffung sicherer Datenaustauschsysteme.
Pharmazie - Beschleunigung der molekularen Modellierung und Entwicklung neuer Medikamente.
Materialwissenschaft - Suche und Prüfung neuer Materialien mit einzigartigen Eigenschaften.
Quantencomputer können nicht nur Probleme schneller lösen, sondern auch mit solchen Informationsanordnungen arbeiten, die für klassische Maschinen einfach unerreichbar sind.