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06.07.2008

Das Forschen mit Quanten macht nicht nur den Geheimdienst nervös

Quanten-Computer: Nur ein Traum auf dem Papier?

Markus Henkel

Doch die Forscher wären keine Forscher, wenn sie nicht ständig versuchen würden, diese Hürden zu nehmen. Eine Hilfestellung bietet hierfür das sogenannte QuBit-Register, welches alle möglichen Zustände in sich vereint. Ob vom klassischem Rechner oder von den schon vorhandenen Versuchs-Zuständen der QuBits: Alle Rechenoperationen werden so zusammen betrachtet und wirken gleichzeitig. Über den Inhalt dieser Register kann man nur Schätzungen zulassen: Wenn also n=200 (QuBits) vorherrscht, ist die Anzahl der Basiszustände größer als die geschätzte Anzahl von Atomen im Universum - eine unvorstellbare Zahl.

"Vor ein paar Jahren hätte ich gesagt, dass die Quanten-Computerwissenschaft für irgendetwas Praktisches wenig nützlich sein würde," sagt Anton Zeilinger, Professor für Quantenphysik an der Wiener Universität, gegenüber telegraph.co.uk. Er wird als einer der Paten in der Computerwissenschaft gesehen. "Aber jetzt bin ich viel optimistischer. Jede neue Errungenschaft, die sich mit der Quantenphysik auseinander setzt, ist immer wieder eine Überraschung für alle Beteiligten", führte er weiter fort. Er schätzt, dass bereits in 20 Jahren ein Quanten-Computer ein fester Bestandteil unserer Gesellschaft ist.

Rechenzeit: Man spricht von der Lebenszeit des Weltalls

Einen Durchbruch in der Quantenphysik ist nun hartnäckigen Forschern aus Dänemark gelungen. Doktor Henrik Ingerslev Jørgensen, vom Niels Bohr Institut in Kopenhagen, hat es geschafft die QuBits zu einem Zusammenspiel zu bringen. "Unsere Ergebnisse geben uns, zum ersten Mal, die Möglichkeit, die Wechselwirkung zwischen zwei Elektronen zu verstehen, die nebeneinander in Kohlenstoff-Nanoröhren (Nanotube) liegen", sagt der Wissenschaftler. Ein Nanotube ist ein Röhrchen, das aus mehreren Graphitschichten besteht.

Eine kleine Verständliche Einführung in die Welt der Quantenphysik

Er ist sich zudem ebenso sicher, wie auch sein Kollege aus Wien, dass es in absehbarer Zeit einen Quantencomputer geben wird: "Die Entwicklung schreitet immer weiter voran und die Durchführung wird eine Revolution innerhalb der Computerindustrie bedeuten. Wenn man die Rechenleistung eines Quantenrechners mit dem eines herkömmlichen Rechners vergleicht, kann man schon von Welten sprechen. So bräuchte ein Quantenrechner für eine komplizierte Berechnung nicht nur weniger Zeit. Auf dem allgemein bekannten Rechner würde die selbige Berechnung eine Rechenzeit von der Lebenszeit des Weltalls bedeuten", beschreibt der Physiker die Leistung des Zukunftsrechners.

Menschliche Anatomie dient als Rechner

Wie komplex diese Materie ist, zeigt die Forschungsdauer: Zehn Jahre haben die dänischen Forscher in internationaler Zusammenarbeit daran gearbeitet. Wenn man dabei noch einen Blick in die Zukunft wagt, kommen einen die Quanten doch recht heimisch vor: Denn neben dem Quanten-Computer reiht sich auch die Anatomie des Menschen in die Computerforschung ein. Hier forscht man schon lange an der Möglichkeit, synthetische Erbgut-Schnipsel als Software zu nutzen. Enzyme, die DNA lesen, spalten und zusammenfügen stellen die Hardware.

Tatsächlich lassen sich über diese Zusammenstellung Operationen rechnen, die ein Zeitaufkommen von 45 Sekunden benötigen. Um diese Berechnungen wieder lukrativ zu machen, behelfen sich die Forscher eines anscheinend einfachen, dazu unglaublichen Tricks: Sie packen einfach diese Molekular-Rechner in einen Wassertropfen und da sie parallel arbeiten, schaffen sie theoretisch 66 Milliarden Operationen pro Tropfen - auch weil rund drei Billionen der Rechner in einem solchen Wasser-Balg Platz finden.

Man darf also gespannt sein, was sich die Quanten- und DNA-Forscher noch so alles einfallen lassen. Auf jeden Fall ist noch keine Vorsicht beim Trinken von Wasser geboten: So sollen die kleinen Rechner weiterhin Forschungssache bleiben und nur in Forschungslaboren vor sich hin plätschern.

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