Quantenhopser statt Sprünge

» Von Jens Stark , 30.08.2002 10:39.

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Das Skurrile nutzbar machen

Die etwas bizarren Eigenarten der Quantenphysik lassen sich für die Rechnerei durchaus nutzbar machen. Gerade die Tatsache, dass ein Qubit mehr als zwei Zustände aufweist, ist dabei von Vorteil. Vereint man mehrere Quantenbits, so steigt deren Zustandskombinationen exponentiell. Ein Rechner mit wenigen hundert Qubits könnte also bereits mehr Zahlen repräsentieren, als es Atome im Universum gibt.

Zumindest was und wie mit einem solchen noch zu bauenden Quantencomputer gerechnet werden soll, ist bereits bekannt. Diverse Algorithmen wurden geschrieben. Einer davon dürfte das Abfragen von Datenbanken beschleunigen helfen. Nach dem Suchalgorithmus von Bell-Labs-Forscher Lov Grover findet eine Quantenrechenmaschine den gesuchten Eintrag in einer unsortierten Liste durchschnittlich nach der Quadratwurzel der Summe der Einträge. Auch dies hat mit dem exponentiellen Informationscharakter der Qubits zu tun. Aus einem Telefonbuch mit einer Million Einträgen findet also die Quantensuchmaschine die richtige Adresse nach durchschnittlich tausend Versuchen. Bei herkömmlichen Suchverfahren muss die Maschine durchschnittlich 500 000 Mal nachschlagen.

Ähnlich effizient ist ein Quantenrechner bei der Faktorisierung, also beim Zerlegen einer Zahl in Primzahlen. Es ist relativ einfach, zwei Primzahlen miteinander zu multiplizieren. Viel schwieriger, respektive es gelingt nur durch 'Pröbeln', ist es dagegen, das Ergebnis wieder in die Primzahlen zu zerlegen. Selbst ein schnellrechnender Computer braucht, um eine 100-stellige Zahl zu faktorieren, Millionen von Jahren. Diesen Effekt haben sich die Kryptografen wie etwa die Erfinder des RSA-Schlüssels Ron Rivest, Adi Shamir und Leonard Adleman zu Nutze gemacht. Ein Quantencomputer, weil er mehrere Berechnungen gleichzeitig durchführen kann, also sich wie ein riesiger massiv-paralleler Rechner verhält, könnte den derzeit 128 Bit mächtigen Schlüssel im Nu knacken.

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