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Quantencomputer
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Forsetzung SZ 31.12.01:
  Die Gruppe von Isaac Chuang baut Quantencomputer aus einem einzigen organischen Molekül in einem starken Magnetfeld. Es enthält fünf Fluor- und zwei Kohlenstoffatome, deren Kerne jeweils ein Qubit (Quantenbit) speichern – die kleinste Einheit der Quanteninformation. Jeder Kern dreht sich wie ein winziger Kreisel, sein Drehsinn bestimmt den Wert des betreffenden Qubits. Programmiert werden sie durch Radiopulse. Wie ein Kern auf einen solchen Puls reagiert, hängt auch vom Zustand seiner Nachbarn ab.
  Quantencomputer arbeiten nach einem völlig anderen Prinzip als herkömmliche Rechner. Im Gegensatz zu Bits, die entweder 0 oder 1 sind, können sich in Qubits beide Zustände nach den Regeln der Quantenmechanik überlagern. Statt bei bestimmten Anfangswerten zu starten, rechnen Quantencomputer daher für alle möglichen Werte gleichzeitig. Sie übertrumpfen klassische Digitalcomputer wie der Igel den Hasen.
  Besonders augenfällig ist dieser Unterschied beim Zerlegen großer Zahlen in ihre Primfaktoren – also Zahlen, die ihrerseits nicht weiter zerlegt werden können. Mit jeder hinzukommenden Ziffer vervielfacht sich dabei der Rechenaufwand. Schon auf die Zerlegung von 174-stelligen Zahlen sind zehntausend Dollar Preisgeld ausgesetzt, an 500-stelligen Zahlen würden selbst Großcomputer viele Milliarden Jahre knabbern. Dagegen entwickelte der amerikanische Mathematiker Peter Shor vor sieben Jahren eine Rechenvorschrift für Quantencomputer, mit der diese die Aufgabe in einem Augenblick lösen könnten.
  Chuangs Gruppe gelang nun die erste Demonstration dieser Rechenvorschrift. Die weit verbreitete Public Key-Verschlüsselung beruht jedoch gerade darauf, dass Primzahlen leicht zu multiplizieren, das Produkt aber praktisch kaum zu zerlegen ist. Das Verfahren würde deshalb wertlos werden, sobald der erste Quantencomputer mit genügender Kapazität eingeschaltet wird. Chuang und Kollegen müssten ihren Rechner dazu von sieben Qubits auf etwa tausend erweitern. „Im Prinzip“ wäre dies möglich, schreiben sie. Die technische Umsetzung ist allerdings schwierig, weil Quantencomputer mit zunehmender Komplexität immer empfindlicher gegen Wärmebewegung und Störungen aus der Umwelt werden.
Verwendetes Bild von Max-Planck-Gesellschaft.
 
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