Neue Methode prüft das korrekte Rechnen von Quantencomputern "Fallen" als Test für den Quantencomputer - scinexx | Das Wissensmagazin
Anzeige
Anzeige

Neue Methode prüft das korrekte Rechnen von Quantencomputern

„Fallen“ als Test für den Quantencomputer

Wie können Quantenrechnungen überprüft werden, wenn diese mit einem klassischen Computer nicht berechnet werden können? © EQUINOX GRAPHICS

Quantencomputer können Aufgaben lösen, an denen ein klassischer Computer scheitert. Wie aber lässt sich dann prüfen, ob sie korrekt gerechnet haben? In einem Experiment ist dies einem internationalen Forscherteam jetzt gelungen. Ihr Trick: Sie bauten „Fallen“ in die Rechenanfragen ein – Aufgaben, deren Antwort im Vorhinein bekannt ist. Diese Methode eröffne einen Weg, um künftige Quantenrechner zu kontrollieren, so die Forscher im Fachmagazin „Nature Physics“.

Quantencomputer gelten als die Rechner der Zukunft. Sie können viele Aufgaben schneller lösen als herkömmliche Rechenmaschinen. Allerdings führt dieser Vorteil auch zu einer neuartigen Herausforderung: Wie kann man sicher sein, dass das Ergebnis korrekt ist – wenn man dieses selbst mit einem konventionellen Computer nicht berechnen oder überprüfen kann? Stefanie Barz und Philip Walther von der Universität Wien haben mit Kollegen aus Edinburgh und Singapur Methoden entwickelt, um dies zu testen, ohne einen weiteren Quantencomputer zu Hilfe zu nehmen.

Zwischenrechnungen als Fallen

Die Forscher haben in einem neuartigen Experiment gezeigt, dass dies möglich ist. Es basiert auf einem optischen Quantencomputer, der einzelne Lichtteilchen als Datenträger verwendet. „Optische Quantencomputer sind ideal, um die Ergebnisse zu überprüfen. Da die Lichtteilchen mobil sind, können sie genutzt werden, um mit dem Computer zu interagieren“, so Walther.

Darstellung von verschiedenen verschränkten Zuständen, die zum Testen von Quantenrechnungen verwendet werden können. © EQUINOX GRAPHICS

Um den Quantencomputer zu testen, bauten die Wissenschaftler „Fallen“ in die Rechenanfragen ein. Diese Fallen sind kleine Zwischenberechnungen, bei denen der Nutzer das Ergebnis im Vorhinein kennt. Tut der Quantencomputer nicht das, was er soll, so zeigt die Falle ein anderes als das erwartete Ergebnis. Der Nutzer kann dadurch überprüfen, wie zuverlässig der Quantencomputer arbeitet. Je mehr Fallen verwendet werden, desto besser kann sichergestellt werden, dass der Quantencomputer auch tatsächlich korrekt rechnet.

Kontrolle für künftige Quantencomputer

„Wir haben den Test so konstruiert, dass der Quantenrechner die Falle nicht von gewöhnlichen Rechenanfragen unterscheiden kann“, erklärt Barz. „Dies ist eine wichtige Voraussetzung um zu garantieren, dass der Quantencomputer das Testergebnis nicht fälschen kann.“ Die Forscher haben auch getestet, ob der Quantenrechner tatsächlich auf Quantenressourcen zurückgreift. Dadurch können sie sicherstellen, dass der Quantencomputer nicht nur hohe Rechenleistungen vortäuscht, sondern auch wirklich über diese verfügt.

Anzeige

Nach Ansicht der Wissenschaftler sind die Ergebnisse dieses Experiments sowohl für zukünftige Kontrollmechanismen von Quantencomputern wichtig, als auch um komplexe Quantenphänomene zu untersuchen. (Nature Physics, 2013; doi: 10.1038/nphys2763)

(Universität Wien, 01.10.2013 – NPO)

Anzeige

In den Schlagzeilen

Diaschauen zum Thema

Dossiers zum Thema

Smarte Kunststoffe und flexible Chips - Polytronik auf dem Vormarsch

Quantencomputer - Tops und Flops beim Rechnen mit den kleinsten Teilchen

Nanoröhrchen - Kohlenstoffwinzlinge als Bausteine für Computer der Zukunft

Duell in der Quantenwelt - Wie Quanten Information verarbeiten

Computer der Zukunft - Rechnen mit Quanten, Licht und DNA

News des Tages

Quark-Gluon-Plasma

Urmaterie im Miniformat erzeugt

Menschheit dreht Klima-Uhr zurück

Voyager 2 hat den interstellaren Raum erreicht

Reiches Leben im "Keller der Erde"

Asteroid Bennu hat gebundenes Wasser

Bücher zum Thema

Von Geckos, Garn und Goldwasser - Die Nanowelt lässt grüßen Von Michael Groß

Expedition Zukunft - Wie Wissenschaft und Technik unser Leben verändern von Nadja Pernat

Einsteins Spuk - Teleportation und weitere Mysterien der Quantenphysik von Anton Zeilinger

Skurrile Quantenwelt - von Silvia Arroyo Camejo

Top-Clicks der Woche

Anzeige
Anzeige