Glossar Quantencomputer

14. November 2005, 15:36
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Häufige Begriffe der Quantenphysik

Teilchen/Welle-Dualität = Beobachtung, dass Licht je nach Fragestellung verschiedene Grundeigenschaften besitzen kann. So scheint Licht einerseits aus einzelnen Paketen oder Teilchen (Photonen) zu bestehen, deren Energie sich bestimmen lässt. Andererseits, so zeigen etwa Lichtspaltexperimente, können zwei Lichtstrahlen einander verstärken oder auslöschen. Dies ist nur mit dem Wellencharakter des Lichts zu erklären.

Quant = kleinste Einheit an Energie oder Materie, die noch mit den Eigenschaften einer größeren Menge ausgestattet ist. Beispiele: ein Photon ist die kleinste Einheit des Lichts, ein Elektron die kleinste Einheit des Elektromagnetismus, ein Wasserstoffatom ist die kleinste Einheit von Wasserstoff. Eine weitere Teilung des Quants - sofern möglich - führt zur Zerstörung der ursprünglichen Eigenschaften.

Qubit = künstliches Wortgebilde aus QUantenBIT. In der Quantenwelt hat ein Teilchen nicht nur den Informationsgehalt von Ja/Nein oder 1/0. Im Überlagerungszustand kann das Teilchen auch beliebige Zwischenwerte einnehmen.

Überlagerung (Superposition) = Ein Teilchen gleichsam im Schwebezustand zwischen zwei Möglichkeiten, etwa Ja/Nein. Die Superposition bleibt nur aufrecht, bis ein Experimentator nachsieht; eine Messung beendet die Überlagerung und führt den einen oder anderen Zustand herbei.

Verschränkung = Teilchen in Superposition, die scheinbar über beliebige Distanzen mit einander verbunden sind. Manipuliert man an einem der verschränkten Teilchen, so wirkt sich die Sache auch auf alle anderen aus.

Kohärenz-Dekohärenz = Kohärenz ist im Quantencomputer gleichzusetzen mit Ungestörtheit, also Nicht-Messung. Nachdem Beobachtung und generell Interaktion mit der Umgebung die Kohärenz stört und somit zu Dekohärenz führt, muss das Innenleben eines derartigen Rechners möglichst hermetisch abgeschirmt sein.

Teilchenfalle = verschiedene Tricks der Quantenphysiker, um Teilchen einzeln oder in gezielt in Gruppen bearbeiten zu können. Solche Fallen können etwa elektromagnetischer Natur sein oder mit Lichtwellen arbeiten.

Quantengatter = Jener Mechanismus, der im Quantencomputer die eigentlichen Berechnungen durchführt. Dazu wird das Phänomen der Verschränkung eingesetzt. Die Teilchen können während der Rechnung zwar manipuliert werden, dürfen aber nicht beobachtet oder gemessen werden.

Messung = Jeder Vorgang, der zur Zustandsbestimmung eines Teilchens führt. In der Quantenwelt beendet eine Messung die Überlagerung und definiert einen bestimmten Zustand.

Quantencomputer = Computer, der anstatt Transistoren und Halbleitern die Phänomene der Quantenmechanik nutzt, um Berechnungen anzustellen. Durch die Verwendung von Qubits anstatt Bits vergrößert sich gleichsam der Rechenraum. Es können viele Rechenprozesse parallel ablaufen und Rechnungen durchgeführt werden, die mit herkömmlichen Computern nicht machbar sind. (APA)

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