Quantencomputer sind ja ein interessantes und komplexes Thema. Dazu gibt es ganz unterschiedliche Aspekte, schwierig in der Gesamtschau. Ich würde das gern einmal diskutieren und mache mal einen Aufschlag.
Ich würde zunächst mit einem Vergleich anfangen. Grundsätzlich, so mein Stand, kann ein herkömmlicher Rechner alles, was der Quantencomputer kann. nur nicht so schnell. Bis die Umkehrung gilt, geht noch viel Zeit ins Land.

Vergleich klassischer Computer und Quantencomputer
Ein universeller klassischer Rechner besteht aus einem Register, in dem beliebig (aber endlich) viele Bits gespeichert sind. Ein Bit an Information entspricht einer Entscheidung zwischen zwei Möglichkeiten wie ja oder nein, 1 oder 0, wahr oder falsch. In einem Digitalrechner ist ein Bit an Information beispielsweise die Ladung eines Kondensators: Ein geladener Kondensator bezeichnet eine 1, ein entladener Kondensator eine 0. Ein weiteres Merkmal des klassischen Computers ist das Programm, das aus einer frei wählbaren und teilweise auch wiederholten Abfolge logischer Verknüpfungen (auch Gatter genannt) besteht, die auf die Bits des Registers wirken. Üblicherweise wählt man als elementare Operationen die aus der mathematischen Logik bekannten Verknüpfungen AND, OR und NOT. Aus diesen drei elementaren Operationen können alle logischen Verknüpfungen erzeugt werden. Ein klassischer Rechner kann jede arithmetische Aufgabe bewältigen, wenn er über eine geeignete Auswahl von Gattern verfügt.
Der Quantencomputer ist bisher lediglich ein theoretisches Konstrukt mit der Aufgabe, den Quanteninformationsprozess formal zu analysieren. In der experimentellen Realisierung werden zwar stetig Fortschritte erzielt, aber bis ein lauffähiger Quantencomputer, existiert, bedarf es noch erheblicher Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Ein Quantencomputer funktioniert nun, indem er die gewohnten quantenmechanischen Niveauzustände und Superpositionszustände nutzt. Eine Aufreihung von Wasserstoffatomen kann im Prinzip ebenso gut Bits speichern wie eine Reihe von Kondensatoren. Ein Wasserstoffatom im energetischen Grundzustand würde z.B. einer 0 (im folgenden |0i) entsprechen und eines im ersten angeregten Zustand einer 1 (|1i). Ein Spin- System, z.B. der Spin eines Elektrons, kann ebenfalls zur Speicherung von Bits benutzt werden: Spin up repräsentiert den Zustand |1i und spin down den Zustand |0i. Elektronen aber auch jeden Zustand annehmen, der einer Überlagerung (auch Superposition) α|0i + β|1i mit |α| + |β|2 = 1 entspricht. Im Kontext der Quanteninformationsverarbeitung nennt man die Zustände eines Zweiniveausystems Qubits. Da aber Speichern nicht ausreichend ist, muss es möglich sein, Information in das System einzubringen, sie zu verarbeiten und wieder auszulesen. Das bedeutet, aus den vorhandenen Bits durch logische Verknüpfungen neue zu gewinnen und wieder aus dem System herauszuholen, also lesen, rechnen und schreiben. Das Auslesen der Bits aus dem Quantensystem funktioniert ähnlich wie das Schreiben. Vom Schreiben und Lesen ist es dann noch ein Schritt zum Rechnen.
Der Weg zum Quantencomputer
Das Phänomen Quantencomputer vereinigt die Ideen der klassischen Informationstheorie, der Informatik und der Quantenphysik.
Die in der Mitte der 1930er Jahre von Alan Turing entwickelte universelle Maschine wird nach ihm “Turing-Maschine” genannt. Die Turing-Maschine ist ein idealisiertes mathematisches Modell eines Computers, das benutzt werden kann, um die Grenzen der Anwendung eines Computers zu fassen. Es erhebt keinen Anspruch darauf, ein praktisches Design für jede aktuelle Maschine zu sein, sondern dient eher dazu, die essentiellen Merkmale eines jeden Computers darzulegen. Turing wollte mit seiner Maschine zeigen, wie ein Rechenvorgang in eine Folge kleinster und einfachster Schritte zerlegt werden kann.
Kann man mit einem Quantencomputer „rechnen“ d.h. gibt es so etwas wie einen Quantencomputer überhaupt? Wenn er eine Turing-Maschine ist, ist die Antwort „Ja“!
Der dritte Aspekt, der im Quantencomputer Anwendung findet, ist das Einbeziehen der quantenmechanischen Sichtweise. Die ersten Ideen dazu befassen sich mit der Umwandlung der Arbeitsschritte einer Turing-Maschine in einen äquivalenten reversiblen Prozess und dem Aufstellen eines Hamiltonoperators für das dazugehörige Quantensystem. Diese Ideen basieren auf einer Arbeit von Bennett, die zeigte, dass ein universeller klassischer Computer, wie die Turing-Maschine, unter Beibehaltung seiner einfachen Prinzipien reversibel gemacht werden kann.
Wozu der ganze Aufwand? Weshalb reversibel, wenn ich doch das Ergebnis und nicht den Input will, den ich schon kenne? Ein Quantencomputer arbeitet nach den Gesetzen der Quantenmechanik und die sind zeitlich reversibel. Die Operationen AND und OR sind es nicht und daher für den Quantencomputer nicht geeignet. Was nun?
In den frühen 1980er Jahren zeigte Benioff, dass ein Computer, der ausschließlich nach den Gesetzen der Quantenmechanik arbeitet, theoretisch funktionieren kann.
Darüber hinausgehende Überlegungen stellte der Physik-Nobelpreisträger Richard Feynman an. Er schloss aus seinen Betrachtungen, dass klassische Computer Quantensysteme nicht effizient simulieren können, Quantensysteme sich hingegen im Prinzip immer für die Simulation irgendeines anderen Systems eignen.
Im Jahr 1985 gelang David Deutsch vom Mathematischen Institut der Universität Oxford (England) bezüglich des Quantencomputers ein entscheidener Schritt vorwärts: Deutsch beschrieb die erste Quanten-Turing-Maschine. Dabei hat die Quanten-Turing-Maschine das Potential, mehrere Inputs eines Problems simultan im gleichen Register zu entschlüsseln und eine Berechnung mit allen Inputs in der gleichen Zeit durchzuführen, die benötigt wird, um eine Berechnung klassisch auszuführen. Dieser Effekt wird Quantenparallelismus genannt. Die Gesetze der Quantenmechanik erlauben es allerdings nicht, mehr als einen dieser Werte explizit zu extrahieren. Somit ist das endgültige Resultat nicht besser als das mit einer klassischen Turing-Maschine erzielte. Auch in anderer Hinsicht ist die Arbeit von Deutsch hervorzuheben: Sie führte Konzepte für Quantennetzwerke und logische Gatter ein, welche für den Quantencomputer sehr wichtig sind und es überhaupt erst ermöglichen, sich weitere Gedanken über die Quantenrechner zu machen.
Auf der Grundlage des Modells der Quanten-Turing-Maschine war man nun in der Lage, die Fähigkeiten des Quantencomputers zu untersuchen. Diese Untersuchungen beziehen sich in erster Linie auf die Berechenbarkeit, den damit verbundenen Aufwand, sowie auf die Allgemeingültigkeit, d.h. die Frage, ob eine Maschine alle anderen effizient simulieren kann.
Algorithmen

Den Aspekt der Berechenbarkeit muss man unter folgendem Blickwinkel betrachten: Die Computertheorie befasst sich damit, welche Probleme in endlicher Zeit auf einem Computer gelöst werden können. Wenn es im Hinblick auf das betrachtete Computermodell keinen Algorithmus gibt, der garantiert, in endlicher Zeit eine Antwort für das gegebene Problem zu finden, gilt das Problem für dieses Computermodell als unberechenbar. In Bezug auf den Quantencomputer bewies wiederum Deutsch, dass der Quantencomputer verschiedene Outputs berechnen kann, deren Berechnung durch deterministische Turing-Maschinen nicht möglich ist.
Während sich die Berechenbarkeit damit befasst, welche Probleme mit einem Computer lösbar bzw. unlösbar sind, geht es bei der Betrachtung des Aufwands darum, wie effizient der Computer die Probleme lösen kann. Die Effizienz ist eine wichtige Frage in der Informatik. Die Tatsache, dass ein Computer ein Problem theoretisch lösen kann, garantiert nicht dessen Lösbarkeit mit der heutigen Technologie in der Praxis. Die Lösung von sehr komplexen Problemen kann durch zu hohen Bedarf an Laufzeit oder Speicherplatz auf klassischen Computern nicht praktikabel sein.
In dieser Hinsicht gelang Simon mit dem Simonalgorithmus und Peter W. Shor von den AT & T-Bell-Laboratorien in Murray Hill (New Jersey) mit dem Shoralgorithmus der entscheidende Durchbruch. Shor diskutierte u.a. die Faktorisierung großer Zahlen unter Benutzung von Quantenfouriertransformationen.

Bereits vor Euklid (um 300 v. Chr.) war die Existenz einer Zerlegung jeder Zahl N ∈ N in ein Produkt von Primzahlen bekannt, aber die erste klare Formulierung mit Beweis scheint von C. F. Gauß (1777-1855) gegeben worden zu sein. Der sehr hohe zeitliche Aufwand für
die Faktorisierung von Zahlen und eine nicht erkennbare Aussicht auf effizientere Algorithmen führten schließlich zur Anwendung bei Verschlüsselungssystemen (z.B. der RSA-Algorithmus.
1994 fand Peter Shor einen Algorithmus, der es mit Hilfe des Quantencomputers möglich macht, eine Zahl N in polynomialer Zeit zu faktorisieren. Diese Methode hatte so große Auswirkungen auf die wissenschaftlichen Bereiche der Mathematik, Physik und Informatik, dass ein breites Interesse an dem Quantencomputer entstand.
Den meisten Faktorisierungsalgorithmen, einschließlich dem von Shor, liegt eine Standardreduktion des Faktorisierungsproblems auf das Problem, die Periode einer Funktion zu finden, zugrunde. Shor benutzt dazu den Quantenparallelismus, um eine Superposition aller Werte einer Funktion in einem Schritt zu erhalten, was bedeutet, dass er die diskrete Fouriertransformation einer Funktion berechnet, die wie klassische Fouriertransformationen alle Amplituden der Funktion in Vielfache der Reziproken der Periode umwandelt.
Ein "Quantensprung" ist eigentlich nur ein winziger Fortschritt.
Ist das bei diesen Computern auch der Fall?
Quantensprung:
- physikalisch sozusagen die kleinstmögliche Energiedifferenz
- im allgemeinen Sprachgebrauch aber ein durch eine Entdeckung hervorgerufener ungewöhnlich großer Fortschritt

also eigentlich zwei entgegengesetzte Bedeutungen in einem Wort; auch einmal etwas schönes.

Aber zu der Frage: So es denn einen funktionierenden Quantencomputer einmal geben sollte, und das wird noch dauern, wäre der sicher ein Sprung im zweiten Sinne. Er ist nicht nur um Größenordnungen schneller sondern kann auch Probleme lösen, die auf herkömmlichen Rechnern nicht lösbar sind.
Danke für diese nette Erläuterung. :D

Das wußten schon ALLE, außer Mostbaron. :lol:

Aber wie Schubert schon schrieb:

Wo Most draufsteht ist auch Most drinn. :wink:
Als Mitglied der Gesellschaft der deutschen Sprache interessiert mich natürlich die mißbräuchliche Verwendung von Worten besonders ... :roll:
Gesellschaft für Deutsche Sprache, nehme ich mal an

(schau doch mal im Mit-Gliedsausweis nach)

und der Missbrauch tät mich interessieren - worin besteht der - zumal der "Quantensprung" in der Physik selbst kaum noch verwendet wird.

Bitte um Nachsicht für OT
an fagus,..
meinem einfältigen erstaunen geschuldet.....
ich bewundere ihre rückhaltlose höflichkeit.

viel glück!
A.
MostBaron hat geschrieben: Als Mitglied der Gesellschaft der deutschen Sprache interessiert mich natürlich die mißbräuchliche Verwendung von Worten besonders ... :roll:


Ich tue dieses nicht, weil ich ein Verbesserer oder gar Oberlehrer bin (beileibe nicht) sondern nur, weil es Dich

"Als Mitglied der Gesellschaft der deutschen Sprache"

interessieren könnte:

Die Mehrzahl des Wortes "Wort" heisst nicht Worte (s.o.), sondern "Wörter."

Sonst müsste das Werk der deutschen Sprache, welches manche Menschen gelegentlich noch zu Rate ziehen, "Wortebuch" heissen.

Aber tatsächlich ist es das "Wörterbuch" - mittels dessen man meine Aussage überprüfen kann -

was natürlich mit Quantencomputer überhaupt nichts zu tun hat (eventuell nur ein Bildungsprung wäre)

gibt
korlbeggerow
zu

Walter Dir einen schönen Abend - es ist mir eine ganz besondere Freude, Dich einmal wieder zu hören (lesen).

Mache es dem Hernn Baron nicht so schwer; ich glaube gehört zu haben, dass es sowohl "der", als auch "für" gibt. Aber wer soll sich da noch auskennen?

fragt Dich
korlbeggerow

...und an Dick:
verzeih mir bitte; ich wollte Deine Kreise nicht stören !!!
........" korlbeggerow " hat zweifellos den Scharfsinn beschlagnahmt.!

Noch 10 von dir, und hier bricht der blanke Spaß durch..... :lol:

Deine Beiträge sind die besten!!!!!!!!! :D

Danke..... :D

Gruß
Manchmal
verrutscht so ein Fred zur Schulterklopf-Veranstaltung.
Anderswo passiert das laufend.
Aber ich gelobe, dass ich es hierbei bewenden lassen möchte.

korlbeggerow hat geschrieben: Walter Dir einen schönen Abend - es ist mir eine ganz besondere Freude, Dich einmal wieder zu hören (lesen).

Mache es dem Hernn Baron nicht so schwer; ich glaube gehört zu haben, dass es sowohl "der", als auch "für" gibt. Aber wer soll sich da noch auskennen?

Korl,
es ist mir eine Freude und eine Ehre.
Beste Grüße zurück - Fahrrad und Boot sind winterfest eingemottet?

Was das Geplänkel betrifft: die Gesellschaft für deutsche Sprache gibt es tatsächlich.
Gesellschaft der Menschen ... für Sprache ...
... und ich denke, so ein Sprachenfreund ("Philo-Log") würde ein Augenmerk auf die treffende Bezeichnung richten. Dem Baron als Freiherren ist das selbstverständlich frei gestellt.

@azuleg
Auch Dir Grüße und keep on truckin'
auf welcher Berg- oder Talfahrt auch immer.

@Dick
Nun ist wirklich gut - vom Quantencomputer verstehe ich rein gar nichts.
Nix für ungut und Grüße,

Walter

5/5
Wenn sich dann die letzten Scheiber wieder beruhigt haben, zurück zum Thema.

Quantenverschränkung, Quantencomputer, Quantenteleportation.

https://www.youtube.com/watch?v=CmknsOh ... ai&index=3

Für eilige reicht das letzte Drittel mit Zeilinger.
Gruß
Quantencomputer.
Aktueller Stand 2015:

Fehlerkorrektur durch Relaxien (Ausgleich Energieniveau min.) und Dekohärenz (interferenter Zusammenhangsverlust wg. Wechselwirkung mit Umgebung) ist inzwischen gelungen.
Das Halteproblem (Algorithmus-Turingmaschine-Endlosschleife) tritt auch bei herkömmlichen Computern auf und ist mathematischer Natur. Bedeutet nur, er hängt sich auf (der Computer) :lol: oder rechnet sich zu Tode. (Schleife unter best. Bed.)

http://www.silicon.de/41612048/quantenc ... ilenstein/

Zu bedenken.Große Konzerne machen öfters auch viel Wind um nicht viel. Mal sehn...
Programmierbarer Quantencomputer
Forscher haben ein Quantengatter mit 5 Ytterbium-Ionen realisiert, das sie über Laserpulse programmieren können. Während üblicherweise der Algorithmus mit der "Hardware" d.h. dem Quantengatter verknüpft ist man also für einen anderen Algorithmus eine anderen Aufbau benötigt, wird dies hier durch entsprechende Änderung der Sequenz erreicht. Prinzipiell kann man so jeden Quantenalgorithmus programmieren ohne den "Aufbau" zu ändern. Ein weiterer großer Schritt in Richtung eines Quantencomputers.
http://www.nature.com/nature/journal/v5 ... 18648.html
cron