Computertechnik:In der Welt der Quanten

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Forscher und Unternehmen stecken weltweit viel Energie in eine Technologie, die das Rechnen auf eine ganz neue Ebene heben könnte: Quantencomputer. Bis sie im Wohnzimmer ankommt, dürfte es noch dauern.

Vielleicht sollte man sich einfach mal fragen, wie es eigentlich kommt, dass ein so winziges Ding wie ein Smartphone so viel kann. Ein Großteil der Antwort liegt in den Chips, die es antreiben, mit dem Internet verbinden und den Bildschirm steuern. Diese Chips haben sich in einem geradezu atemberaubenden Tempo entwickelt. Doch allmählich kommen sie an ihre physikalischen Grenzen, dabei ist Rechenpower im Zeitalter gewaltiger Datenmengen und künstlicher Intelligenz gefragter denn je.

Deshalb stecken Forscher und Unternehmen weltweit viel Energie in eine Technologie, die das Rechnen auf eine ganz neue Ebene heben könnte: Quantencomputer. Dabei macht man sich zunutze, dass Qubits sich anders verhalten als die Bits, die in herkömmlichen Prozessoren stecken. Diese können immer nur einen Zustand einnehmen, 0 oder 1.

Qubits dagegen können für eine gewisse Zeit beide Zustände annehmen. Schaltet man mehrere Qubits hintereinander, verdoppelt sich mit jedem davon die Zahl der möglichen Zustände und damit die Rechenleistung. Bei gewöhnlichen Bits braucht man dagegen für die doppelte Rechenleistung auch doppelt so viele Bits. Das klingt phänomenal und ist es auch. Doch es gibt ein paar Haken: Bisher funktioniert die Technik nur in einer laborartigen Umgebung. Sie ist äußerst aufwendig, und die Zahl der Qubits lässt sich leider auch nicht beliebig erhöhen, weil dann die Fehlerrate ansteigt.

Mit anderen Worten: Es wird wohl noch Jahrzehnte dauern, bis die Technik für eine breitere Anwendung geeignet ist, für ein Smartphone oder einen Laptop taugt sie ohnehin nicht. Ihre Stärke zeigt sich bei Aufgaben mit vielen Variablen. Für normale Rechenaufgaben aber eigenen sich die herkömmlichen Prozessoren besser. Es wird also aller Wahrscheinlichkeit nach auf eine Mischung der beiden Technologien hinauslaufen.

Bis dahin werden die Entwickler der herkömmlichen Chips das tun müssen, was sie schon seit Jahrzehnten tun. Versuchen, noch mehr Bits auf die Siliziumscheiben zu quetschen, auch übereinander und mit vielen parallel arbeitenden Rechenkernen. Die Arbeit wird ihnen so schnell nicht ausgehen.

© SZ vom 31.12.2019 / Helmut Martin-Jung - Rechte am Artikel können Sie hier erwerben.
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