"Wir brauchen nicht 14, sondern 100.000 Quantenbits"

Interview3. April 2012, 20:18
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Der spanische Physiker Ignacio Cirac ist einer der führenden Theoretiker für Quanteninformation

Robert Czepel sprach mit ihm über den Hype um Quantencomputer, deren Evolution und das Rückgrat des Universums.

STANDARD: Alle Welt redet vom Quantencomputer. Der leistungsfähigste Prototyp ist allerdings erst bei 14 Quantenbit angelangt. Ein verfrühter Hype?

Ignacio Cirac: Das glaube ich nicht, obwohl die Entwicklung noch sehr lange dauern wird. In 30 bis 50 Jahren wird es einen Quantencomputer geben, mit dem man Dinge machen kann, die mit einem herkömmlichen Computer unmöglich sind.

STANDARD: Was zum Beispiel?

Cirac: Für eine Wettervoraussage müssen Gleichungen gelöst werden. Der Quantencomputer könnte das bedeutend besser berechnen. Ähnliches gilt für das Knacken von Codes oder die Berechnung von Materialeigenschaften. Der Quantencomputer könnte innerhalb einer Stunde Probleme lösen, für die alle klassischen Computer der Welt länger brauchen würden, als das Universum alt ist.

STANDARD: Welche Codes könnte man knacken?

Cirac: Wenn heutzutage Finanz- und Bankdaten verschlüsselt werden, dann geschieht das mithilfe sehr großer Zahlen. Um diese Schlüssel zu knacken, müsste man die Zahlen in Primfaktoren zerlegen. Das ist rechnerisch beziehungsweise zeitlich so aufwändig, dass es de facto unmöglich ist. In den 1990er-Jahren hat der Amerikaner Peter Shor herausgefunden, dass ein Quantencomputer dieses Problem viel schneller lösen würde.

STANDARD: Das heißt, der Quantencomputer würde die Datenübertragung unsicherer machen?

Cirac: Die herkömmlichen Verschlüsselungsmethoden wären damit obsolet. An ihre Stelle würde die Quantenkryptografie treten: Anton Zeilinger in Wien arbeitet etwa an Quantenschlüsseln, die prinzipiell nicht zu knacken sind.

STANDARD: Wird es auch Quanten-PCs für den Heimgebrauch geben?

Cirac: Aus heutiger Sicht wird der Quantencomputer die herkömmlichen Rechner nicht ersetzen, die im Übrigen für die meisten Anwendungen ohnehin schnell genug sind. Quantencomputer werden auch das Internet nicht schneller machen. Sie sind für Anwendungen im wissenschaftlichen Bereich interessant: Moleküldesign etwa.

STANDARD: Wenn Sie die heute existierenden Quantenrechner mit der Evolution des klassischen Computers vergleichen: Ist man schon so weit wie Konrad Zuse mit seinem 1937 entwickelten Z1, der erstmals mit binären Zahlen arbeitete?

Cirac: Ich glaube nicht. Im Moment gibt es nur Prototypen: Sie zeigen, dass das Prinzip funktioniert. Aber genau genommen sind das noch keine Computer. Was wir jetzt brauchen, ist eine neue Idee, die die Leistungsfähigkeit der Prototypen enorm steigert. Um richtig rechnen zu können, benötigen wir nicht 14 Quantenbits, sondern 100.000 bis eine Million. Ab diesem Bereich wird es richtig interessant.

STANDARD: Wie wird der Quantenprozessor der Zukunft aussehen?

Cirac: Momentan arbeiten viele Forschergruppen mit Ionenfallen - und das wird vermutlich auch die nächsten fünf bis zehn Jahre so bleiben. Aber der Prozessor der Zukunft wird sicher ganz anders aussehen. Möglicherweise werden es Elektronen sein. Oder auch etwas ganz anderes.

STANDARD: Das theoretische Konzept der Ionenfallen wurde von Ihnen und dem Österreicher Peter Zoller entwickelt, wofür Sie beide 2010 mit der Benjamin-Franklin- Medaille ausgezeichnet wurden. Laut Prognosen sind Sie beide im engeren Favoritenkreis für den Nobelpreis. Rechnen Sie damit?

Cirac: Das ist eine große Ehre, aber nicht realistisch. Erstens gibt es eine Reihe von Leuten, die den Nobelpreis eher verdienen würden als ich. Zweitens gilt: Norma-lerweise werden Nobelpreise für etwas vergeben, das funktioniert. Aber es gibt den Quantencomputer noch nicht.

STANDARD: Quantencomputer basieren unter anderem auf einem seltsamen Effekt, den man Quantenverschränkung nennt. Einstein nannte das noch skeptisch "geisterhafte Fernwirkung". Ist das Phänomen heute vollkommen verstanden?

Cirac: Das hängt davon ab, was "verstehen" bedeutet. Wir haben die Verschränkung unter Kontrolle und können alles voraussagen. Schwierigkeiten habe ich nur, wenn ich das Phänomen Nicht-Physikern erklären muss.

STANDARD: Sie beschäftigen sich unter anderem mit dem Thema Quanteninformation. Manche Physiker sagen, die Information ist das Rückgrat des Universums.

Cirac: Ich halte das für eine vernünftige Ansicht. Möglicherweise sind Materie und Energie gar nicht so wichtig. Es könnte sein, dass die Gesetze der Information noch grundlegender sind. (Robert Czepel, DER STANDARD, 4.4.2012)

 


Ignacio Cirac ist Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching bei München. Letzte Woche war er an der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Wien zu Gast, wo er einen Vortrag über die Mysterien und Anwendungen der Quantenphysik hielt.

  • Ein wenig Licht ins Dunkel der Quanteninformation versucht der Physiker Ignacio Cirac zu bringen. Gemeinsam mit dem Österreicher Peter Zoller entwickelte er bedeutende Grundlagen dafür.
    foto: standard/corn

    Ein wenig Licht ins Dunkel der Quanteninformation versucht der Physiker Ignacio Cirac zu bringen. Gemeinsam mit dem Österreicher Peter Zoller entwickelte er bedeutende Grundlagen dafür.

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