Quibits und Co. verständlich reklärt

Quantencomputer: Ein Erklärungsversuch mit Katzenvideo

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von Sebastian Hardt (@hardtboiled)-

In der Welt der Quantenphysik spielen sich die verrücktesten Dinge ab. Zum Beispiel können Teilchen an zwei Orten zugleich sein. Diese Eigenschaft machen sich Wissenschaftler gerade zunutze, um damit unfassbar leistungsfähige Computer zu entwickeln. Damit jeder eine Vorstellung der schwierigen Materie bekommt, schickt Microsoft jetzt einen Erklärbär der etwas anderen Art vor: Schrödingers Katze.

Klassische Computer, seien es Desktop-PC, Smartphone, oder Tablet, arbeiten grundsätzlich alle nach dem gleichen Muster. Jede Information besteht im Rohzustand aus einer Vielzahl von binären Informationseinheiten - den sogenannten Bits. Diese können immer genau einen von zwei Zuständen annehmen: 1 oder 0. Quasi wie ein Kippschalter, der entweder an oder aus, aber nie beides gleichzeitig sein kann. Das Bild, das ihr gerade auf Instagram oder Vero hochgeladen habt, besteht für einen Rechner also im Grunde aus einer Vielzahl von Einsen und Nullen. Das Prinzip ist zwar kompliziert, intuitiv aber zumindest nachvollziehbar.

Quantencomputer: Gleichzeitig ist das neue Nacheinander

Die Funktionsweise von Quantencomputern, einer neuen Generation von Rechnern, an denen die klügsten Köpfe der Welt gerade fieberhaft arbeiten, mutet dagegen wie Science-Fiction an. Denn diese folgen nicht mehr den Regeln der klassischen Physik - also den Regeln, denen wir alle zwangsläufig unterworfen sind. Eine davon lautet: Du kannst immer nur an einem Ort zugleich sein.

Qubits, die Pendants der herkömmlichen Bits in Quantencomputern, gehorchen hingegen nur den Gesetzen der Quantenmechanik. Und in dieser winzigen Welt der Atome und Elektronen ist es völlig normal, zwei Zustände gleichzeitig zu haben. Also zum Beispiel: Du bist genau jetzt an Ort A und B. Oder, und hier ist die Parallele zu den klassischen Bits, du trägst die Information 1 und 0.

Der Aufwand für den Bau eines solchen Quantencomputers mit nur wenigen Qubits ist heute noch enorm. Die Wissenschaftler sind aber überzeugt, dass sich die Pionierarbeit lohnt: Ein klassischer Computer arbeitet Rechenschritte nacheinander ab, ein Quantencomputer kann das gleichzeitig - je mehr Qubits, desto mehr Kombinationsmöglichkeiten ergeben sich. Die Rechenleistung steigt also exponentiell mit der Anzahl der winzigen Informationseinheiten. Aufgaben, für die heutige Rechner Jahre bräuchten, könnten Quantencomputer dadurch in Stunden oder sogar Minuten erledigen.

Microsoft lässt Schrödingers Katze Quantencomputer erklären

Mit dem obigen zugegebenermaßen oberflächlichen Erklärungsversuch ist der Quantencomputer natürlich nicht im Detail ergründet - in Gänze verstehen kann das Thema sowieso nur eine Handvoll Menschen weltweit. Dennoch wird das Thema in naher Zukunft wohl uns alle betreffen, zumindest ein grundlegendes Verständnis der neuen Technologie ist also durchaus hilfreich.

Microsoft, deren Ingenieure gerade selbst an Quantencomputern tüfteln, sehen das offenbar auch so und haben jetzt einen ungewöhnlichen bis merkwürdigen Ansatz gewählt, Nutzern die komplexe Materie näherzubringen: Mit einem Cartoon mit Erwin Schrödingers Katze.

Die Fellnase, die sich dank der Serie 'Big Bang Theory' seit einiger Zeit hoher Beliebtheit im Netz erfreut, erklärt euch in gut drei Minuten und mit deutlichem deutschen Akzent, was es mit Quantenrechnern, Qubits und alternativen Realitäten auf sich hat:

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