Perforation jener Quantencomputer: “Können alle Antworten gleichzeitig berechnen”


Quanten sind winzig kleine Teilchen, die sich an zwei unterschiedlichen Orten oder in zwei unterschiedlichen Zuständen synchron entscheiden können. Warum dasjenige so ist, kann selbst Tommaso Calarco nicht verdeutlichen, obwohl er dasjenige Institut pro Quantenkontrolle am leitet. Physiker wie er wissen dennoch, wie wir ebendiese Tatsachen nutzen können: Sie zusammensetzen mithilfe jener kleinen Teilchen superschnelle Quantencomputer, die unseren Tagesgeschäft revolutionieren werden. Staufrei durch den Berufsverkehr in Peking und eine abhörsichere Kommunikation sind nur zwei von vielen Möglichkeiten, die sich eröffnen. Noch entscheiden wir uns dennoch in jener Winkel jener Gebrüder Wright, den Pionieren jener Luftfahrt.

n-tv.de: männlicher Mensch Calarco, können Sie bitte sehr einmal pro Laien wie uns verdeutlichen, welches genau quasi Quanten sind?

Tommaso Calarco: Quanten sind dasjenige Kleinste, welches es gibt. Zum Paradigma gibt es viele, viele, viele Lichtquanten, die wir von jener Sonne bekommen. Solche Quanten heißen Photonen, die kleinste Maß des Lichts. Gleichfalls Materie hat viele, viele, viele, viele Atome und Elektronen, die stummelig genug sind, dass wir sie nicht mühelos unterteilen können. Es gibt nichts, dasjenige dicker Teppich wie ein Wasserstoffion oder ein Photon ist. In unserer Welt, in jener wir mit Mechanik und Wärmelehre leben, verhält sich die Gesamtheit so, wie wir es gewohnt sind. In jener Quantenwelt verhalten sich ebendiese einzelnen Teilchen unterschiedlich.

Inwieweit unterschiedlich? Wissen wir, wie sich ebendiese Teilchen verhalten?

Ja und nein. Wir wissen es in dem Sinne, dass wir die mathematischen Gesetze, die Gleichungen, die dasjenige Verhalten jener Teilchen erzwingen, Kontakt haben. Damit können wir vorhersagen, zu welcher Zeit ein Atom wo in welchem Zustand sein wird. Gleichwohl eine wirkliche mentale Vorstellung davon nach sich ziehen wir nicht.

Dieses Telefon zum Paradigma, dasjenige wir ohne Rest durch zwei teilbar verwenden: Dies Telefon ist da, ich kann es sehen. Wenn ich in verknüpfen anderen Raum gehe und zurückkomme, ist es immer noch da. Quantenobjekte verhalten sich nicht so. Ein Atom kann sich synchron an zwei unterschiedlichen Orten oder in zwei unterschiedlichen Zuständen entscheiden. Wenn ich mehrere Atome habe, können die sich sogar in sogenannten verschränkten Zuständen entscheiden, die ganz merkwürdig und regelrecht unvorstellbar sind.

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Tommaso Calarco leitet seit dem Zeitpunkt September 2018 dasjenige Institut pro Quanten-Leistungsnachweis.

Dies heißt, wir können mathematisch charakterisieren, welches ebendiese Quanten tun. Wir können uns dennoch kein mentales Portrait zusammensetzen, wie die aussehen. Wenn Sie folglich fragen, ob wir wissen, welches sie tun, lautet die Erwiderung: Jein.

Können wir verdeutlichen, warum sich Quanten an zwei unterschiedlichen Orten Einhalt gebieten können?

Nein, schier nicht. Dies ist eine Frage, die nicht zu verdeutlichen ist. Es ist mühelos eine Tatsache. Letztendlich ist es wie zusammen mit jener Gravitationskraft: Wir können verdeutlichen, dass Objekte nachdem unten stürzen, daran sind wir gewohnt. Gleichwohl warum dasjenige so ist, können wir nicht sagen. Und welches wir in jener Quantenwelt erleben, ist noch ungewöhnlicher. So funktioniert die Natur mühelos. Mein Lieblingszitat ist Kapitel sieben aus dem “Tractatus logico-philosophicus” von Ludwig Wittgenstein: Wovon man nicht reden kann, darüber muss man sich in Schweigen hüllen.

Gleichwohl die Tatsache, dass sich Quanten an unterschiedlichen Orten synchron Einhalt gebieten können, hilft damit, schnellere zu zusammensetzen?

Unbedingt. Normale Computer funzen mit sogenannten Bits. Darüber ist unsrige gesamte digitale Interessenverband gebaut. Aus Kommunikation, sämtliche Bilder, die im Netz verschickt werden, die Gesamtheit, welches ein Computer verarbeitet, wird in Bits umgewandelt und aufwärts ebendiese Weise digital verarbeitet. Gleichwohl ein Bit ist immer 0 oder 1, es befindet sich immer in einem von zwei Zuständen. Wenn wir stattdessen Quanten, folglich Atome, verwenden, können sich ebendiese wie Quantenbits oder Qubits synchron in beiden Zuständen entscheiden und wir können sämtliche möglichen Kombinationen von Nullen und Einsen synchron darstellen. Mit einem Quantencomputer, jener ebendiese Qubit-Zustände verarbeiten kann, sind wir in jener Position, sämtliche Möglichkeiten synchron zu verarbeiten. Selbst kann quasi die Stellung beziehen aufwärts sämtliche möglichen Formulierungen eines gewissen Problems synchron in Rechnung stellen. Dies ist jener Vorteil, den ebendiese Superposition zwischen unterschiedlichen Zuständen in jener Quantenmechanik und zusammen mit jener Informationsverarbeitung bringt.

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Und dasjenige ist dasjenige, welches Google behauptet, Finale zehnter Monat des Jahres geschafft zu nach sich ziehen?

So ist es. Welcher Quantencomputer hat mithilfe jener Superposition eine Preisgabe in drei Minuten berechnet, pro die jener mächtigste Supercomputer jener Welt 10.000 Jahre gebraucht hätte. Solche Preisgabe war gebildet völlig opak, künstlich konstruiert und hat keinen praktischen Zweck, dennoch verknüpfen historischen Zahl: Wir nach sich ziehen dasjenige erste Mal in jener menschlichen Vergangenheit den Vorführung, dass es möglich ist, Rechenaufgaben durchzuführen, die kein klassischer Computer handeln kann.

Inwieweit können solche Quantencomputer konkret in unserem Tagesgeschäft genutzt werden?

Da gibt es viele Möglichkeiten. Zum Paradigma können Quantencomputer oder spezifische Arten von Quantencomputern, sogenannte Quantensimulatoren, dasjenige Optimum einer gewissen Situation finden. VW AG hat vor ein paar Jahren in Peking verknüpfen solchen Quantensimulator getestet, um dasjenige Routing von Taxis zu optimieren. In Peking nach sich ziehen Straßen 10 oder 14 Spuren und es macht verknüpfen riesigen Unterschied, ob ich weiter geradeaus fahre und noch eine halbe Stunde im Stau verbringe oder sinister abbiege und aufwärts eine Route komme, wo weniger Verkehrswesen ist. Gängige Computer in aktuellen Navigationsgeräten in Rechnung stellen dasjenige die Gesamtheit einzeln, dann weiß jedes Taxi: Okay, jetzt abbiegen, vorne ist ein Stau. Gleichwohl wenn sämtliche Taxis sinister abbiegen, baut sich sofort ein neuer Stau aufwärts und ich habe nichts gewonnen. Dies heißt, man muss die Wissen von allen Taxis synchron verarbeiten. Die optimale Problemlösung ist, dass wir wenige Taxis in eine Richtung schicken und andere Taxis in die andere Richtung, dann sparen am Finale sämtliche Zeit. Dies ist eine Preisgabe, die extrem komplex ist, dennoch ein Quantensimulator kann dasjenige effizient bewältigen.

Dies klingt wundervoll, dennoch gleichwohl nachdem einem Zukunftsszenario. Zu welcher Zeit können wir realistisch damit rechnen, dass solche Computer Tagesgeschäft sind?

Die wirkliche Nutzung ist noch sehr weit weg. Wie gesagt, dieser historische Perforation ist nur von akademischem Motivation. Richtigerweise hat Sundar Pichai, jener Vorstandschef von Google, dasjenige Ergebnis mit dem ersten Flugreise jener Gebrüder Wright verglichen: Sie nach sich ziehen nur zwölf Meter zurückgelegt. Niemand braucht ein Flugzeug, dasjenige zwölf Meter fliegt, dennoch es war jener Vorführung, dass es geht. Mehrere Jahre später gab es bessere Flugzeuge. Wir entscheiden uns noch in jener Winkel jener Gebrüder Wright und es wird mindestens noch 10 solange bis 15 Jahre dauern, solange bis Quantencomputer wirklich im Tagesgeschäft nützlich sein können und wir von Quantenüberlegenheit im akademischen Sinne zum Quantenvorteil pro die Interessenverband kommen.

Dies betrifft Quantencomputing, es gibt dennoch gleichwohl noch Quantensensorik und Quantenmetrologie, übrig die wir ohne Rest durch zwei teilbar zusammen mit jener Navigation gesprochen nach sich ziehen. Dort ist die Zukunft genauso aufregend. Oder zusammen mit jener Kommunikationssicherheit: Viele Banken und Regierungen verwenden schon heute quantenbasierte Kommunikation. Die Europäische Kommission ist damit, aufwärts EU-Fläche eine Unterbau zu verwirklichen, die aufwärts Quantenkommunikation basiert und sehr große Auswirkungen aufwärts die Übertragungssicherheit unserer Wissen nach sich ziehen wird.

Deswegen, Quantencomputing ist eine längerfristige Sache. Quantenkommunikation ist schon heute kommerziell vorhanden. Quantensensorik und Quantenmetrologie wird in drei solange bis fünf Jahren kommen.

Mit Tommaso Calarco sprach Christian Herrmann



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