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Physikalische Gesellschaft Zürich
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Prof. Dr. Johann W. Blatter
Institut für theoretische Physik ETH Zürich

Wenn Elektronen rechnen ..

Donnerstag 5. Dezember 2002, um 19:30 Uhr
ETH Hauptgebäude Hörsaal HG F5, Rämistrasse 101

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Superconducting Qubit, schematic

.. führen sie nicht nur eine, sondern unendlich viele Varianten einer Aufgabe gleichzeitig aus.

Ein Quantencomputer erledigt in einem Arbeitsgang was übliche (klassische) Computer nur in grosser Anzahl parallel erledigen können. Diese Leistung erbringt ein Quantencomputer, indem er die Regeln der Quantenmechanik nutzt, insbesondere die Prinzipien der Superposition von Zuständen eines Teilchens und der Verschränkung mehrerer Teilchen.

Den enormen Rechenleistungen, die ein Quantencomputer erbringen könnte, stehen zwei Problemkreise gegenüber:

  1. Die physikalische Realisierung eines Quantencomputers wird dadurch erschwert, dass keinerlei unkontrollierte Umwelteinflüsse die Rechnung stören dürfen. Andererseits verlangt die Ausführung des spezifischen Algorithmus, dass der Computer von aussen manipulierbar sein muss. Während viele Laboratorien (mit einigem Erfolg) an der Implementation (makroskopisch-)kohärenter Quanten-Bits - den Bausteinen des Quantencomputers - arbeiten, werden gleichzeitig neue Konzepte entwickelt, um einen fehlertoleranten Computer zu bauen.
  2. Die Probleme, die ein Quantencomputer effizient zu lösen imstande ist, sind in ihrer Struktur den spezifischen Eigenschaften der Maschine angepasst. Demzufolge ist die Anzahl solcher Quanten-Algorithmen auf wenige (aber sehr wichtige) Probleme beschränkt; das berühmteste Beispiel ist das Verschlüsselungsprotokoll von Rivest, Shamir und Adleman, welches der Quantencomputer knacken würde.

Soll der Quantencomputer gebaut werden, so gilt es eine Fülle von Problemen in den Griff zu bekommen, sowohl auf der `Hardware-' wie auf der `Software-'Seite. Allerdings eröffnet uns das weite Gebiet der Quanten-Informationstheorie viele weitere Perspektiven, die technologisch weniger anspruchsvoll sind als der Quantencomputer, zum Beispiel im Gebiet der Quantenkryptographie. Zudem erhoffen wir uns von der Forschung in diesem Gebiet neue Ideen zum besseren Verständnis der Quantenmechanik (Messprozess, Schrödinger-Katzen) und des Begriffes der Information.

E-Mail: blatterj@itp.phys.ethz.ch
Web: www.verw.ethz.ch/cgi-win/whoShow.exe/ws7?ID=441

Zu dieser Veranstaltungen sind weiterführende Dokumente verfügbar

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