Quantencomputer wird Realität

Wo klassische Computer an ihre Grenzen stoßen, werden bald Quantencomputer zum Einsatz kommen. An der Uni Innsbruck werden die ersten kommerziellen Quantencomputer „Made in Austria“ gebaut.

Auch ein Quantencomputer ist ein Rechner, der Daten verarbeitet. Statt Elektronik nutzt er Quanteneffekte, wie sie in der Welt von Atomen und Elektronen vorherrschen. Der elektronische Speicher im klassischen Computer kennt nur zwei Zustände (0 und 1). Auch ein Quantenspeicher arbeitet mit zwei Zuständen, doch können diese überlagert sein, ein Quantenbit also zugleich 0 und 1 darstellen. Auch lassen sich Quantenbits miteinander verschränken. Ändert ein Quantenbit seinen Zustand, dann ändern sich auch alle damit verschränkten Quantenbits. Durch diese Eigenschaften können Rechenwege verkürzt und beschleunigt werden.

Die Forscher*innen der Universität Innsbruck nutzen für ihre Quantencomputer die Eigenschaften einzelner Atome. Sie fangen die Teilchen in Fallen und steuern diese mit Laserstrahlen an. Indem sie dabei die Bahn der äußeren Elektronen verändern, schreiben sie den Atomen Informationen ein. Mit Laserpulsen werden Quantenprogramme abgearbeitet und am Ende das Ergebnis ausgelesen. 

Eigenheiten der Quantenwelt

Wie findet ein Paketdienst die optimale Fahrstrecke, wie ein/e Finanzberater*in die besten Anlagen für das Portfolio und wie können Koffer im Bauch eines Flugzeuges so platziert werden, dass das Flugzeug perfekt ausbalanciert ist? Wo es viele Möglichkeiten gibt, da werden Aufgaben rasch sehr komplex. Auch Supercomputer geraten hier an ihre Grenzen.

Abhilfe verspricht der Quantencomputer, der mit allen Möglichkeiten gleichzeitig rechnen kann und so sehr rasch zu einem Ergebnis kommt. Seit 25 Jahren entwickeln Wissenschaftler*innen an der Universität Innsbruck die Grundbausteine für den Quantenrechner. Nun haben sie ein Unternehmen gegründet, das den ersten kommerziellen Quantencomputer „Made in Austria“ baut.

Handlicher Supercomputer

Die vom Innsbrucker Unternehmen Alpine Quantum Technologies GmbH (AQT) entwickelten Quantencomputer sind nicht schneller als digitale Rechner, in manchen Fällen aber effizienter. Denn sie können viele Informationen gleichzeitig verarbeiten, finden also zum Beispiel eine gute Lösung für den Paketdienst, der an einem Tag zum Beispiel 18 unterschiedliche Stopps absolvieren muss. Dabei soll er immerhin aus 177 Billionen möglichen Fahrstrecken die schnellste Route auswählen. Die in Innsbruck entwickelten Quantencomputer passen in handelsübliche Computerracks und können an eine Haushaltssteckdose angeschlossen werden. Sie verbrauchen also sehr viel weniger Energie als so manches Rechenzentrum.

© IQOQI/M.R.Knabl

Über den/die Forscher*In

Thomas Monz forscht seit über zehn Jahren in der Arbeitsgruppe von Rainer Blatt an den Grundlagen der Quanteninformationsverarbeitung. Gemeinsam mit Rainer Blatt und Peter Zoller hat er 2017 in Innsbruck das Spin-off-Unternehmen Alpine Quantum Technologies GmbH (AQT) gegründet. Es verfolgt das Ziel, einen kommerziellen Quantencomputer zu bauen und damit den Quantencomputer „Made in Austria“ Realität werden lassen.