Bitte nicht löschen!

News: Bitte nicht löschen!

Kaufen Sie sich besser noch keinen Quantencomputer! Rein theoretisch können diese Rechner zwar einige Aufgaben sehr viel schneller lösen als ihre konventionellen Kollegen, doch dafür sind sie nicht in der Lage, so manche Standardoperation durchzuführen. Den Speicherinhalt eines Quantencomputers kann man zum Beispiel nicht kopieren. Diese prinzipielle Unzulänglichkeit ist nun schon seit fast zwanzig Jahren bekannt. Neu ist hingegen die Erkenntnis, dass es auch nicht möglich ist, von mehreren Kopien einer Datei eine einzelne zu löschen, ohne die anderen gleichfalls zu zerstören.

Irgendwann muss man sich entscheiden! Bei klassischen Computern findet dieser Prozess ganz am Anfang statt: Sie arbeiten mit Bits, deren Wert entweder "1" oder "0" ist. Quantencomputer hingegen überlagern beide Zustände und arbeiten mit beiden zugleich. Das verschafft ihnen gewaltige Vorteile, wenn es darum geht, dieselbe Berechnung mit vielen verschiedenen Anfangssituationen durchzuführen. So können sie theoretisch spielend komplizierte Verschlüsselungscodes knacken, indem sie einfach alle möglichen Kombinationen zur Dechiffrierung gleichzeitig anwenden. Die Entscheidung für einen der überlagerten Zustände fällt erst, wenn der Wert einer Größe abgelesen wird – lange nach der eigentlichen Rechnung.

In den achtziger Jahren erkannten Wissenschaftler, dass hier ein Problem der Quantencomputer liegt. Denn um eine Kopie zu erstellen, muss man wissen, wie die Vorlage aussieht, also eine Messung machen. Das zerstört jedoch die Überlagerung, und kopiert wird nur einer der vielen Zustände. Dieses als No-Cloning bekannte Dilemma lässt sich nur umgehen, indem jede "Kopie" von Grund auf nach den Regeln des "Originals" neu erstellt wird.

Die Physiker Arun Pati von der University of Wales Bangor und Samuel Braunstein von BARC Bombay haben nun erkannt, dass es noch ein weiteres Problem im Umgang mit Quantencomputern gibt, das sie als No-Deleting-Regel bezeichnen (Nature vom 9. März 2000). Verfügt man über mehrere Kopien eines Quanten-Bits, "kann man nicht eine oder mehrere Kopien löschen und gleichzeitig die anderen intakt lassen", sagt Pati. "Versucht man, eine zu löschen, werden auch die anderen Kopien zerstört."

Die Wissenschaftler versuchen, die Auswirkungen der Quantenwelt auf zukünftige Rechner positiv einzuordnen: Immerhin kann wegen der No-Deleting-Regel niemand einfach eine Datei löschen, ohne dass es bemerkt würde. Allerdings wird es wohl schwieriger als gedacht, Quantencomputer eines Tages wirklich zu programmieren und mit ihnen zu arbeiten. Jedenfalls dürfte es noch geraume Zeit dauern, bis die ersten Exemplare in den Regalen der Fachgeschäfte auftauchen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 22.12.1999
"Einen Schritt weiter"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 23.3.1998
"Auf dem Weg zum Quantencomputer"
Spektrum Ticker vom 23.1.1998
"Fortschritte bei Quantencomputern"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)

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