{"id":19054,"date":"2022-04-26T12:50:12","date_gmt":"2022-04-26T12:50:12","guid":{"rendered":"https:\/\/content.technikum-wien.at\/?post_type=news&#038;p=19054"},"modified":"2025-09-08T09:48:42","modified_gmt":"2025-09-08T09:48:42","slug":"wie-funktionieren-eigentlich-quantencomputer","status":"publish","type":"news","link":"https:\/\/content.technikum-wien.at\/news\/wie-funktionieren-eigentlich-quantencomputer\/","title":{"rendered":"Wie funktionieren eigentlich Quantencomputer?"},"content":{"rendered":"\n<div data-block=\"grid\" data-is-swiper=\"false\" data-columns=\"1\" data-bg-color=\"transparent\" data-vertical-alignment=\"start\" data-horizontal-alignment=\"start\" data-gap=\"s\" data-padding-top=\"2rem\" data-small-grid=\"true\" class=\"wp-block-ovl-grid\">\n<div data-block=\"grid-column\" class=\"wp-block-ovl-grid-column\">\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Quantencomputer und klassische Rechner funktionieren auf sehr unterschiedliche Weise. Letztere verwenden Bin\u00e4rcodes als Grundlage f\u00fcr die Informationsverarbeitung: Die kleinste Einheit ist ein Bit, das den Zustand 1 (an oder wahr) oder den Zustand 0 (aus oder falsch) annehmen kann. Quantencomputer hingegen arbeiten nicht mit bin\u00e4rer Ja- oder Nein-Logik, sondern mit einer Systematik, in der auch ein Ja UND ein Nein m\u00f6glich ist. Die Basis und kleinste Informationseinheit ist hier ein Qubit, welches das ganze Spektrum an Werten zwischen 0 und 1 annehmen kann \u2013 noch dazu gleichzeitig.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-ovl-heading\" data-tag=\"h2\" data-style-level=\"h4\">Superposition und Verschr\u00e4nkung<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">M\u00f6glich wird dies, weil Quantencomputer eben auf Basis von quantenphysikalischen Zust\u00e4nden arbeiten. Dabei werden zwei wesentliche quantenmechanische Grundkonzepte genutzt \u2013 die sogenannte Superposition und die Verschr\u00e4nkung von Zust\u00e4nden. Durch das Prinzip der Superposition k\u00f6nnen sich Qubits in einer \u00dcberlagerung von Zust\u00e4nden befinden, die so alle m\u00f6glichen L\u00f6sungen eines Problems darstellen k\u00f6nnen. Die Verschr\u00e4nkung wiederum sorgt daf\u00fcr, dass Quantencomputer wesentlich effizienter als klassische Rechner arbeiten k\u00f6nnen: Bei der Manipulation eines einzelnen Qubits wird durch die Verschr\u00e4nkung auch der Zustand aller anderen Qubits mitver\u00e4ndert. Statt alle Rechenschritte hintereinander ausf\u00fchren zu m\u00fcssen, k\u00f6nnen Quantencomputer deshalb alle Rechenschritte parallel ausf\u00fchren, was eine massive Geschwindigkeitssteigerung erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-ovl-heading\" data-tag=\"h2\" data-style-level=\"h4\">Wie funktioniert das genau?<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Bei klassischen Computern funktioniert die Umsetzung logischer Operationen wie etwa den Funktionen \u201eAND\u201c, \u201eOR\u201c oder \u201eNOT\u201c in sogenannten Logikgattern (auf Englisch Gates), die physikalisch in Transistoren umgesetzt werden. Die gew\u00fcnschte Information wird dabei als elektrisches Signal durch das Bauteil geleitet. Auch bei Quantencomputern gibt es solche Logik-Schalter, allerdings ist die praktische Umsetzung wesentlich komplizierter und nicht mit jener von klassischen Computern vergleichbar: Die Manipulation kleinster physikalischer Teilchen mit Lasern oder Magnetfeldern erfordert hochkomplexe technologische Plattformen. Quantencomputer ben\u00f6tigen je nach Bauweise beispielsweise Quellen und Detektoren f\u00fcr einzelne Photonen, Vakuum- und Kryosysteme oder Ionenfallen.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Auch das Ablesen von Ergebnissen ist wesentlich schwieriger als bei klassischen Computern \u2013 denn jedes Ablesen eines Ergebnisses zerst\u00f6rt \u2013 gem\u00e4\u00df den Gesetzen der Quantenmechanik \u2013 den \u00dcberlagerungszustand des Qubits. Es gilt daher, die Information erst dann auszulesen, wenn eine Berechnung abgeschlossen ist.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Quantencomputer sind auch sonst nicht in allen Bereichen klassischen Computern \u00fcberlegen. Weil sie sehr sensibel auf St\u00f6rungen von au\u00dfen reagieren, ist es h\u00e4ufig notwendig, aufw\u00e4ndige Fehlerkorrekturen durchzuf\u00fchren oder Ergebnisse zu verwerfen. Solange derartige Computer nicht v\u00f6llig gegen St\u00f6rungen abgeschottet sind, ist es deshalb auch schwierig, damit umfangreiche Rechenaufgaben durchzuf\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-ovl-heading\" data-tag=\"h2\" data-style-level=\"h4\">Welche Anwendungsm\u00f6glichkeiten gibt es f\u00fcr Quantencomputer?<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Besonders gut geeignet sind Quantencomputer beispielsweise f\u00fcr Optimierungsaufgaben und die Suche in ungeordneten Datenmengen. Ein Quantencomputer findet das Optimum f\u00fcr eine Problemstellung bereits in einem Durchlauf, w\u00e4hrend klassische Computer alle M\u00f6glichkeiten zun\u00e4chst der Reihe nach einzeln durchrechnen m\u00fcssen und erst am Schluss durch einen Vergleich der Ergebnisse die Ermittlung der optimalen L\u00f6sung erm\u00f6glichen. Umgekehrt wird ein Quantencomputer vermutlich nie einen Taschenrechner ersetzen \u2013 denn das simple Addieren oder Multiplizieren von Zahlen ist mit einem weniger st\u00f6rungsanf\u00e4lligen Ger\u00e4t wesentlich einfacher m\u00f6glich.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Anwendungen f\u00fcr Quantencomputer bieten sich etwa im Bereich Cyber Security. Denn f\u00fcr bislang g\u00e4ngige Verschl\u00fcsselungssysteme birgt der Einsatz hochleistungsf\u00e4higer Quantencomputer ein enormes Risikopotenzial. Umgekehrt erm\u00f6glicht die Quantenmechanik abh\u00f6rsichere Kryptografiesysteme, die auch durch den Einsatz von Quantencomputern nicht unterlaufen werden k\u00f6nnen. Neben dem Einsatz bei der Optimierung logistischer Problemstellungen oder beim Finden neuer chemischer Verbindungen sind auch Anwendungen in der Biologie oder Optimierungsaufgaben im Finanzbereich m\u00f6glich. Mittlerweile gibt es au\u00dferdem bereits Projekte, die sich mit der Frage befassen, wie sich \u00fcber den Einsatz von Quantencomputern humanoide Roboter menschlicher gestalten lassen. <br>\u00a0<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Ausf\u00fchrliche Infos zu dem Thema gibt es in unserer <a href=\"https:\/\/www.technikum-wien.at\/podcast\/\">Podcast<\/a>-Serie zum Thema Quantentechnologie:<\/strong><br><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><a href=\"https:\/\/www.technikum-wien.at\/newsroom\/news\/grundlagen-der-quantenphysik-ueber-verschraenkte-teilchen-farbige-socken-und-quantenalgorithmen-40-mit-gerd-krizek\/\">Teil 1<\/a>: Gerd Krizek, Leiter des Departments <a href=\"https:\/\/www.technikum-wien.at\/ueber-uns\/departments\/department-applied-mathematics-physics\/\">Applied Mathematics &amp; Physics<\/a>, \u00fcber die Grundlagen der Quantenphysik<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><a href=\"https:\/\/www.technikum-wien.at\/newsroom\/news\/quanten-qubits-und-computer-41-mit-lukas-mairhofer\/\">Teil 2<\/a>: Lecturer &amp; Researcher Lukas Mairhofer vom Department Applied Mathematics &amp; Physics \u00fcber Quantencomputer und die Aktivit\u00e4ten an der FH Technikum Wien<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><a href=\"https:\/\/www.technikum-wien.at\/newsroom\/news\/quantenalgorithmen-kryptografie-und-die-zukunft-der-datensicherheit-42-mit-stefan-schubert\/\">Teil 3<\/a>: Lecturer &amp; Researcher Stefan Schubert vom <a href=\"https:\/\/content.technikum-wien.at\/departments\/computer-science\/\">Department Computer Science<\/a> \u00fcber Quantenalgorithmen, Kryptografie und Datensicherheit.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Was ist ein Qubit? 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