IBM-Physiker realisieren einen mit sieben Quantenbits arbeitenden Rechner im Reagenzglas
San Jose - Der neuartige Reagenzglascomputer verrichtet im Almaden-Forschungszentrum der Firma IBM komplizierte Operationen und präsentiert den gespannt wartenden Wissenschaftlern dann das Resultat: Die Zahl 15 wurde in ihre Primfaktoren drei und fünf zerlegt.
Was selbst mathematischen Laien als Trivialität erscheinen mag, war jedoch für die IBM-Forscher Grund zum Jubeln. Zum ersten Mal hat ein Sieben-Qbit-Quanten-Computer, der nach grundlegend anderen Mechanismen arbeitet als heutige Rechner, eine - zugegeben einfache - Aufgabe gelöst. "Doch das war die komplexeste Rechnung, die je von Quanten ausgeführt wurde", schwärmt Projektleiter Nabil Amer.
Die Primfaktoren einer kleinen Zahl wie 15 zu finden ist simpel. Doch selbst die leistungsfähigsten Supercomputer scheitern bislang, wenn sie sehr große Zahlen zerlegen sollen. Genau aus diesem Grund basieren nicht wenige Chiffriermethoden im Kern auf dieser Schwierigkeit, große Zahlen in ihre Faktoren zu zerlegen. Würde dies bei Zahlen mit mehreren Hundert oder Tausend Stellen in überschaubarerer Rechenzeit möglich, wären die heute verwendeten Verschlüsselungsverfahren wertlos.
Dies macht die Arbeiten der IBM-Forscher so brisant. Was ihnen bei der Zahl 15 im Prinzip gelang, könnte schon in wenigen Jahren auch bei viel größeren Zahlen möglich sein. Die Kryptoexperten sind also gut beraten, sich schon einmal Gedanken über neue Verfahren zu machen, die dem Angriff von Quantencomputern widerstehen können.
Quantencomputer arbeiten mit Quantenzuständen von Atomen oder Elementarteilchen. Diese so genannten Qbits sind Prozessor und Datenspeicher in einem. Um mit ihrer Hilfe Rechenaufgaben zu meistern, bedarf es völlig neuartiger Rechenmethoden. Der von den IBM-Physikern genutzte Shor-Algorithmus war bereits 1994 von dem AT&T-Forscher Peter Shor speziell für kommende Quantencomputer entwickelt worden.
Der IBM-Quantencomputer besteht aus 1018 Molekülen in einem Reagenzglas. Die zwei Kohlenstoff- und fünf Fluoratome einer maßgeschneiderten Verbindung können sieben verschiedene Kernspinzustände einnehmen, die als Qbits fungieren. Mit Hilfe von Radiowellen lassen sich diese Qbits von außen schalten. Ausgelesen werden die verschiedenen Atomzustände wiederum mit Hilfe der magnetischen Resonanzspektroskopie, die auch in Kernspintomographen genutzt wird.
Der erste Quantencomputer wurde 1998 an der University of California in Berkeley realisiert. Er arbeitete aber nur mit zwei Qbits.
Gruß Kostolmoney
