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

Wenn Elektronen rechnen ..

Donnerstag 5. Dezember 2002, um 19:30 Uhr
ETH Hauptgebude Hrsaal HG F5, Rmistrasse 101

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Superconducting Qubit, schematic

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

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

Den enormen Rechenleistungen, die ein Quantencomputer erbringen knnte, stehen zwei Problemkreise gegenber:

  1. Die physikalische Realisierung eines Quantencomputers wird dadurch erschwert, dass keinerlei unkontrollierte Umwelteinflsse die Rechnung stren drfen. Andererseits verlangt die Ausfhrung des spezifischen Algorithmus, dass der Computer von aussen manipulierbar sein muss. Whrend viele Laboratorien (mit einigem Erfolg) an der Implementation (makroskopisch-)kohrenter 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 lsen 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 beschrnkt; das berhmteste Beispiel ist das Verschlsselungsprotokoll von Rivest, Shamir und Adleman, welches der Quantencomputer knacken wrde.

Soll der Quantencomputer gebaut werden, so gilt es eine Flle von Problemen in den Griff zu bekommen, sowohl auf der `Hardware-' wie auf der `Software-'Seite. Allerdings erffnet 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 Verstndnis der Quantenmechanik (Messprozess, Schrdinger-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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