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Simulierter Quantencomputer im Internet

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Das Fraunhofer Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik (FIRST) hat einen per Webbrowser zugänglichen Quantencomputer-Simulator online gestellt. Die simulierte Maschine kann mit bis zu 31 so genannten Qubits arbeiten und soll helfen, neue Algorithmen und Schaltkreise für Quantencomputer zu entwickeln.

Technische Einzelheiten der Hard- und Software beschreiben die Wissenschaftler in einem ausführlichen Aufsatz auf der Website. Hinter der Simulation steckt ein mit Hilfe von Myrinet gekoppelter Linux-Cluster mit insgesamt 56 GByte Arbeitsspeicher.

Quantencomputer sind in der Lage, Rechenprobleme sehr schnell zu lösen, an denen sich herkömmliche Rechner die Zähne ausbeißen -- beispielsweise die Faktorisierung sehr großer Zahlen. Das können sie, weil sie mit so genannten Qubits statt mit Bits arbeiten. Ein Qubit nimmt beide binären Zustände gleichzeitig ein; eine Rechenoperation an einem Register aus Qubits wirkt daher auf alle Werte gleichzeitig. Jedes Auslesen des Ergebnisses zerstört allerdings die Gleichzeitigkeit (oder Superposition) und reduziert sie auf einen einzigen Wert.

Daher ist für reale Quantencomputer zum einen Hardware nötig, die die empfindlichen Qubits manipulieren kann, sie aber anderseits so gut wie möglich vor den zerstörerischen Außenwelteinflüssen schützt. Zum anderen sind völlig neue Algorithmen erforderlich, bei denen das Endergebnis gewissermaßen alle Lösungen enthält. Einer davon ist der Faktorisierungsalgorithmus von Shor. (wst)