Dafür verwendet ein Quantencomputer in jedem Rechenschritt elementare Logik-Bausteine. Diese spiegeln nicht unsere normale Alltagslogik wieder, sondern die Quantenlogik.

Somit heißen die elementaren Bausteine nicht mehr UND, ODER oder NICHT.

Stattdessen verwendet ein Quantencomputer Logik-Bausteine die z.B. Hadamard, X, S, T, Z, Controlled NOT oder Controlled Z heißen.

Diese Bausteine ähneln in ihrer Funktionsweise weniger den bekannten Bausteine unserer Alltagslogik als vielmehr Drehungen in einem abstrakten Hilbert-Raum. Die Qubits bilden in ihrer Gesamtheit einen einzelnen Zeiger in diesem Raum.

Diese grundlegende Fremdheit gegenüber unserer Alltagslogik ist der Grund, warum ein Quantenprogramm nur für Kenner von Quanten-Algorithmen entziffert und verstanden werden kann.

In jedem Bereich der Programmierung existiert eine lebhafte IT-Szene im Internet, welche die weitere Entwicklung stark beeinflusst, seien es Server, Netzwerke, Datenbanken, Internet, Programmierung.

Die IT-Szene für Quantenprogrammierung sitzt noch in den Forschungseinrichtungen von Universitäten und hauptsächlich in den Spezialabteilungen von Google, IBM, Microsoft und andere. Und einigen Startups für Quantencomputer.

Die Quanten-Programmen erstrecken sich über Sektoren wie:

Gesundheitswesen / Medizin,
Bildung,
Produktion,
Publizistik
Unterhaltung
und mehr.

Anwendungsgebiete für Quantencomputer

Dort, wo Supercomputer an der Komplexität bestimmter Aufgaben scheitern, sind Quantencomputer die Lösung.

Neben einer Reihe konkreter Algorithmen, gibt es Anwendungsbereiche, in denen Quantencomputer den Einsatz neuer Arten von Algorithmen ermöglichen, die Gegenstand aktueller Forschung sind. Das sind, zum Beispiel, folgende:

Optimierungsprobleme, mit potentiellen Anwendungen zum Beispiel in Finanzen und Wirtschaft.
Simulationen (beispielsweise um neue chemische Stoffe für Biotechnologie oder Medikamente zu finden, oder neue Werkstoffe für Akkumulatoren).
Maschinelle Lernverfahren (als quantenmaschinelles Lernen für Aufgabengebiete wie z.B. die Mustererkennung).
Neben Komplexitätsvorteilen kann die Verwendung von Quantencomputern auch Vorteile in der Abhör- und Manipulations- sicherheit von Rechnungen bieten, die mit klassischen Computern nicht erreichbar sind.

Hierzu gehören die Generierung von echten Zufallszahlen oder kryptographische Anwendungen wie blind quantum computation, die es erlaubt, Rechnungen auf einem entfernten Quantencomputer (Server) so durchführen zu lassen, dass der Serverbetreiber nichts über die Rechnung und ihr Ergebnis erfahren kann und sich auch verifizieren lässt, dass die gewünschte Rechnung durchgeführt wurde.

Computer: ein Überblick

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Dr. Paulo Heitlinger

Autor, Vortragender, Fachlicher Ansprechpartner

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