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Wissenschaftler haben spezielle Quantenbits, die acht verschiedene Werte gleichzeitig enthalten, miteinander verschränkt.

Wissenschaftler haben eine Methode für das stabile Funktionieren und effiziente Rechnen von Quanten-Computern entwickelt, die mit Photonen arbeiten, schreibt newatlas.com.

Wie Sie wissen, verwenden Quanten-Computer für ihre Berechnungen ungewöhnliche Quantenbits, so genannte Qubits. Ein einzelnes Qubit kann gleichzeitig einen Wert von 1, 0 oder einen Zwischenwert zwischen 1 und 0 haben. Vor kurzem entdeckten Wissenschaftler, dass es Qubits gibt, die theoretisch nicht nur drei, sondern mehr Werte haben können – bis zu 10, und das auch noch gleichzeitig. Sie nannten sie Qubits. Es stellte sich auch heraus, dass Qubits im Gegensatz zu sehr empfindlichen Qubits nicht durch schädliche äußere Reize wie Rauschen oder Temperaturschwankungen beeinträchtigt werden.

Allerdings war dies nicht unproblematisch. In der Praxis war das Messen und Lesen der in Qubits gespeicherten Daten schwierig. Daher mussten Forscher des Oak Ridge National Laboratory, der Purdue University und der EPFL das Rad buchstäblich neu erfinden und eine Methode für die Arbeit mit Qubits entwickeln. Das ist ihnen gelungen, obwohl sie intuitiv vorgehen mussten. Sie waren in der Lage, 8-stellige Kudits zu verwenden und sie zu zweit zu verschränken. Auf diese Weise schufen die Forscher eine Art 64-dimensionalen Raum auf Quantenebene. Nachdem sie eine große Anzahl von Frequenzkorrelationen erhalten hatten, sortierten sie diejenigen aus, die sich nicht für eine effiziente Berechnung eigneten, und ließen die effizientesten Optionen übrig.

Die Wissenschaftler hoffen, die Quantenteleportation in der Praxis realisieren zu können, wenn es ihnen gelingt, verschränkte Kuditenpaare über Glasfasernetze zu übertragen.

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Bits vs. Qubits – das Konzept ist völlig anders

Ein Bit ist die wesentliche Informationseinheit heutiger Computer. Jedes Bit kann als Informationsinhalt entweder den Wert Null oder Eins annehmen.

Ein Qubit ist die wesentliche Informationseinheit für Quantencomputer. Qubits können jede Kombination von Nullen und Einsen gleichzeitig speichern.

Dementsprechend unterscheiden sich ihre Berechnungen: Ein einzelnes Ergebnis gegenüber einem eingegrenzten Bereich an Möglichkeiten.

Die Einschränkungen der Bits zeigen sich, wenn klassische Computer ein Problem mit mehreren Variablen bearbeiten sollen. In solchen Szenarien muss der Computer bei jeder Änderung einer Variablen eine neue Berechnung durchführen. Jede Berechnung ist ein einzelner Pfad zu einem einzelnen Ergebnis.

Quantencomputer haben dagegen dank der Natur der Qubits einen exponenziell größeren Arbeitsraum. Sie können eine gigantische Anzahl von Rechenpfaden gleichzeitig erforschen, was Quantencomputern das Potenzial verleiht, viel schneller zu sein. Sie liefern mehrere Ergebnisse in einem engen Bereich und nähern sich so der Antwort viel schneller an als klassische Computer.

Was können Quantencomputer?

Das können Quantencomputer

Quantencomputer verfügen über vier grundlegende Fähigkeiten, die sie von den heutigen klassischen Computern unterscheiden:

  • Quantensimulation, bei der Quantencomputer komplexe Moleküle modellieren;
  • Optimierung, also die Lösung multivariabler Probleme in beispielloser Geschwindigkeit;
  • quantenkünstliche Intelligenz (KI) mit besseren Algorithmen, die das maschinelle Lernen optimieren und
  • die Primfaktorzerlegung, die die Verschlüsselung revolutionieren könnte.
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