Technische Details

Anforderungen

• - keine Messung während des Rechenprozesses
• - keine äußeren Einflüsse während des Rechenprozesses => hohe Anforderungen !

Arten von QuBits

• Optische Quantencomputer - Q2
• Ionenfallen Quantencomputer - Q2
• Supraleitende Quantencomputer - Q2

Historie

• - ist wurde davon ausgegangen, dass QC einige hundert bis ein paar tausend QuBits benötigen, um spezielle Fragestellungen bearbeiten zu können
• verschiedene Labore, sowie IBM, Google und Geheimdienste forschen
  wie weit die Forschungen gediegen sind, ist nicht bekannt
• 2018 Prototypen mit einigen QuBits ( weniger als 50 )
• 2017 auf Webseite von IBM, auf welcher Programme für Qunatencomputer mit 20 Qubits eingegeben werden können
• Firma D-Wave-System - kommerzielle QC basierend auf supraleitenden Chip
  gekühlt auf -270°C und Druck von 1bar
  2000 Qubits
  Zweifel daran, dass es wirkliche QC sind - Qubits wahrscheinlich nicht alle verschränkt

Rechenvorgang

• Problem bei Durchführung der Rechenvorgänge:
  • Genauigkeit
    • richtiges Ergebnis nur mit einer gewissen WahrscheinlichkeitRechnungen müssen mehrfach durchgeführt werden
    • Rechnungen müssen mehrfach durchgeführt werden
    • bzw. Ergebnisse müssen geprüft werden,
      Prüfung relativ gut machbar bei Primzahlen
      (Finden einer Primzahl ist viel aufwändiger, als eine Zahl darauf zu prüfen)
  • Fehleranfälligkeit
    • durch kleinste äußere Störungen
    • Fehlerkorrekturen können aufwändiger sein, als der QC selbst
      für QC mit 100 Qubits werden 1000 - 1000 000 Qubits gebraucht

Beispiele

• Berechnung von Primzahlen:
  • bis 17 (??)
    • Algorithmus wurde erstellt
    • Anzahl der benötigten QuBits: xx (??)

• Shor-Algorithmus - Verschlüsselung zu knacken
• RSA-Verfahren
• eine möglichst große Zahl, die ein Produkt aus zwei Primzahlen ist
• gängige Größe 600 Dezimalstellen
• beschrieben in Q2
• Kurze Beschreibung:
  Nutzung von zwei Registern aus Qubits, die miteinander verschränkt sind Auch die Qubits in den beiden Registern sind miteinander verschränkt
• Laden der Zahlen x (hier keine Details !) in Register 1
• Berechnen der Funktion f für alle QuBits in Register 1
• da verschränkt kann es für alle QuBits zugleich erfolgen => hoher Geschwindigkeitsvorteil
• Ergebnis in Register 2 ablegen
• Durchführung einer Rechnung im Register 2 => liefert eine Überlagerung aller möglichen Ergebnisse
• Messung des register 2
• Erhalt eines zufälligen Wertes y
• da beide Register verschränkt sind, muss Register einen Zustand einnehmen, welcher zu dem Ergebis kompatibel ist
• verschidene Transformation führen zu einem Ergnis
• wie alle quantenmechanischen Algorithmen liefert er nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit ein korrektes Ergebnis => mehrfache Durchführung
• die Durchführung arbeitet auf der Basis von Intensitäten der verschiedenen Wellenfunktionen
• theoretisch machbar, praktisch ist es aber sehr schwierig durchzuführen

Spezielle Anwendungen

Quantenkrytografie

Quantenteleportation

Schlussfolgerung

• es steht derzeit die Frage, ob QC in naher Zukunft wirklich sinnvoll einsetzbar sein werden
• die Forschung geht weiter, und Meilensteine wurden gesetzt, z.B. in der Grösse der Anlagen
• bei den klassischen Computern war der Fortschritt auch riesengross
  vom grossen und langsamen Computer mit Röhren bis zum Smartphone