Der Quantencomputer: Die Zukunft ist da

Wenn wir die mikroskopische Welt verstehen, können wir Technologien entwerfen, mit denen qualitative Durchbrüche in der Informationsverarbeitung erzielt werden können. Andererseits stellen technologische Revolutionen neue Sicherheitsherausforderungen dar.

Geprüft und freigegeben von der Psychologe Gema Sánchez Cuevas.

Geschrieben von Patricia Grande Yeves

Letzte Aktualisierung: 24. April 2023

In diesem Artikel analysieren wir, was Quantencomputer sind und welche Vorteile diese disruptive Technologie für die Welt haben könnte. Denn sie könnten möglicherweise auch das aktuelle digitale Zeitalter beenden.

Technologische Durchbrüche weichen einer sich ständig verändernden und schnelllebigen Welt. Die digitale Kompetenz ist heutzutage wichtig und notwendig, da sie die Kluft zwischen sozialen und wirtschaftlichen Entwicklungen verkürzt. Kurz gesagt, wir leben alle in einer Gesellschaft, in der technologische Durchbrüche der Schlüssel zum Fortschritt sind.

Heutzutage basiert fast alles, was ein Computer tut, auf einer Binärsprache, einer Reihe von Nullen und Einsen. Diese Ziffern können sich jedoch nicht zum Speichern oder Verarbeiten von Informationen kombinieren. Aus diesem Grund hat die wissenschaftliche Gemeinschaft an der nächsten großen Sache gearbeitet: dem Quantencomputer. Wenn wir Glück haben, können wir bald in einem Quantenalter leben.

Grundlegende Konzepte zum Verständnis der Quantenverarbeitung

Im Laufe der Geschichte hat der Mensch die Wissenschaft genutzt, um die Funktionsweise der Natur zu verstehen und um neue Technologien zu entwickeln. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts ebneten Studien, die auf bestimmten physikalischen Phänomenen basierten, den Weg für die Quantenmechanik, die uns erklärt, wie die mikroskopische Welt funktioniert.

Diese Studien kamen zu der Erkenntnis, dass die mikroskopische Welt nicht intuitiv funktioniert. Sie unterscheidet sich völlig von der makroskopischen Welt. Einige der Dinge, die in der mikroskopischen Welt vorkommen, sind:

• Zunächst die Quantenüberlagerung. Ein Prinzip, das beschreibt, wie ein Teilchen gleichzeitig in verschiedenen Zuständen existieren kann.
• Zweitens die Quantenverwicklung. Zwei getrennte Teilchen können so verbunden werden, dass das andere weiß, wenn eines unterschiedliche Wechselwirkungen aufweist.
• Drittens die Quantenteleportation. Sie verwendet die Quantenverwicklung, um Informationen ohne physische Bewegung von einem Ort zum anderen zu senden.

Quantentechnologien würden also auf diesen subatomaren Quantenprinzipien basieren. Das Verständnis der mikroskopischen Welt ermöglicht es uns, Technologien zu entwickeln, die das Leben der Menschen verbessern können.

Was ist ein Quantencomputer?

Wie oben erwähnt, verwendet ein klassischer Computer eine Binärsprache. Jedes Mal, wenn wir mit einem Gerät interagieren, erstellen, ändern oder zerstören wir Ketten von Nullen und Einsen in einem Computer, die als Bits bezeichnet werden.

Ein Quantencomputer verwendet eine grundlegende Informationseinheit namens Qubit. Im Gegensatz zu Bits können Qubits jeder der unendlichen Zustände zwischen 0 und 1 sein. Dieses Phänomen ist als Quantenüberlagerung bekannt.

Es lohnt sich, an dieser Stelle zu erwähnen, dass diese Systemänderung die Quantencomputer nicht schneller macht als die derzeitigen Computer. Trotzdem ermöglichen diese Algorithmen es den Computern, Informationen unterschiedlich zu verarbeiten. Beispielsweise könnte ein Quantencomputer die aktuelle Kryptographie ändern.

Der Quantencomputer und seine Bedeutung

Es gibt bereits einige Technologien, die Quantenphänomene verwenden, wie Laser oder MRT.  Wesentliche Durchbrüche in der Quantentechnologie werden in praktisch jedem Lebensbereich einen bahnbrechenden Einfluss haben. Beispielsweise werden Quantencomputer die Authentifizierung, den Austausch und die sichere Speicherung von Daten gefährden. Dies wird wiederum einen sehr großen Einfluss auf die Cybersicherheit oder Blockchain haben.

Die neue Technik könnte jedoch auch die Künstliche Intelligenz vorantreiben, der militärischen Kommunikation mehr Geheimhaltung verleihen oder U-Booten das Reisen ohne Abhängigkeit von Satelliten ermöglichen. Die chemische Industrie könnte diese Technologie ebenfalls nutzen, um neue Materialien und Chemikalien zu entwickeln und Reaktionen von physikalischen Komponenten zu simulieren. Darüber hinaus könnte die Warenverteilung in der Logistik verbessert werden.

Wenn sich das Quantencomputing weiterentwickelt, werden wir Teil der ersten Generation sein, die das enorme Wachstum der Rechenkapazitäten experimentiert. Derzeit investieren Labore in diese Technologie und auch die Regierungen haben großes Interesse daran.

Im Jahr 2017 haben die USA 241 Millionen US-Dollar in Quantencomputer investiert. China und Europa haben führende Unternehmen, die ein Kapital von rund 1,1 Milliarden US-Dollar angelegt haben. Die Weltmächte sind bestrebt, das Technologierennen zu führen.

Es ist jedoch immer noch schwierig, die Quantencomputer zu bauen, zu speichern und zu programmieren. Obwohl es bereits einige Quantencomputermodelle auf dem Markt gibt, übertrifft keines die klassischen Computer. In gewisser Weise dauert der Kampf um diese „Quantenmacht“ weiter an.