Quantencomputer werden leistungsfähiger

Wissenschaftler der Universitäten Frankfurt und München entwickeln die Technologie für Quantencomputer entscheidend weiter

FRANKFURT. Raimund Marx, Doktorand von Professor Dr. Christian Griesinger am Institut für Organische Chemie der Universität Frankfurt, und Professor Dr. Steffen Glaser, Institut für Organische Chemie und Biochemie II der Technischen Universität München, bis März 1999 Universität Frankfurt, ist es gelungen, die Kapazität von Quantencomputern von bisher drei auf jetzt – nach Einschätzung der Fachwelt sensationelle – fünf Quanten-Bits zu erhöhen. Dazu entwickelten die Wissenschaftler eine spezielle Lösung, die diese neue Generation von Rechnern erheblich leistungsfähiger macht. Dies berichtet die Zeitschrift „Physical Review A“ in ihrer aktuellen Ausgabe (Vol. 62, 1.7.2000, Artikel-Nr.: 012310). Die Forschungsarbeiten wurden gemeinsam mit dem Informatiker Dr. Amr Fahmy und dem Physiker Dr. John Myers von der Harvard Universität in Boston sowie dem Chemiker Dr. Wolfgang Bermel von der Firma Bruker in Karlsruhe durchgeführt.

Im Gegensatz zu normalen Computern besteht ein Quantencomputer nicht aus miteinander verdrahteten Mikrochips. Das Modell von Raimund Marx und seinen Kollegen setzt sich vielmehr aus einem NMR-Spektrometer (Kernmagnet-Resonanz-Spektrometer) und einer eigens entwickelten Lösung zusammen. Das NMR-Spektrometer besteht aus einem starken Magneten. Dieser richtet Atome, die einen so genannten Kernspin besitzen und sich damit wie kleine Magnete verhalten, im Magnetfeld des NMR-Spektrometers aus wie Kompaßnadeln im Erdmagnetfeld. Durch das An- und Abschalten verschiedener Magnetfelder im NMR-Spektrometer werden die Kernspins der Atome in der neu entwickelten Lösung beeinflußt. Das „Computerprogramm“ des Quantencomputers besteht demnach aus einer bestimmten Abfolge von Magnetfeldern im An-/Aus-Modus, die das Ergebnis der Rechnung festschreibt.

Während herkömmliche Computer Aufgaben erledigen, indem sie mögliche Lösungen eine nach der anderen ausprobieren, rechnet ein Quantencomputer parallel und kommt damit viel schneller ans Ziel. Soll eine Zahl in ein Produkt aus Primzahlen zerlegt werden, wäre ein normaler Computer bei einer Zahl mit mehreren hundert Stellen für Jahrhunderte mit Rechnen beschäftigt. Ein Quantencomputer könnte dies schneller erledigen, vorausgesetzt es gelänge, die Kapazität der neuen Quantencomputer von derzeit fünf Quanten-Bits auf etwa 100 weiter zu steigern. „Zwar ist unser Quantencomputer selbst von der Leistung eines Taschenrechners noch weit entfernt“, dämpft Raimund Marx zu hohe Erwartungen. „An ihm können wir aber das Prinzip der Quantencomputer gut überprüfen.“ Quantencomputer sind theoretisch in der Lage, Geheimcodes oder die Nummern von Kreditkarten zu knacken, die in der Regel nach dem Prinzip der Primzahlzerlegung verschlüsselt sind. „Dazu sind aber heutige Quantencomputer – auch der in Frankfurt entwickelte größte Quantencomputer der Welt – derzeit noch viel zu klein und leistungsschwach“, sagt Raimund Marx.

Nähere Informationen: Raimund Marx, Institut für Organischen Chemie,
Tel.: 069/798-29798 oder 798-29228, Fax: 069/798-29128