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Fit for future: Eine Billion Billionen Rechenoperationen gleichzeitig

20.02.2003

MÜNCHEN (COMPUTERWOCHE) - Forschern der japanischen Firma NEC Corp. ist ein Coup gelungen, der sie ein kleines Stück näher an die Entwicklung von Computern herangeführt hat, deren Rechenleistung heutige Superrechner sehr, sehr alt aussehen lassen würde. Die NEC-Wissenschaftler sind aber noch weit davon entfernt, tatsächlich ein fertiges Produkt vorzuweisen. Immerhin aber ist es ihnen gelungen, bei ihren Grundlagenexperimenten einen wichtigen Entwicklungsschritt zu machen. Es gelang ihnen, zwei so genannte Quanten-Bits - auch Qubits genannt - für eine Millionstel Sekunde in einer Weise aneinanderzubinden, dass sie wie ein einziges Bit agierten. Solch ein Zustand ist die wesentliche Voraussetzung für das Funktionieren von Quantencomputern.

Ein herkömmliches Bit kennt bekanntlich die Zustände 0 oder 1. Demgegenüber kann sich ein Quantenbit simultan in beiden binären Zuständen befinden. Wächst die Zahl der Quantenbits, die - wie in der jetzt gelungenen Versuchsanordnung erstmals verwirklicht - ineinander verwirkt sind, lassen sich auch dementsprechend mehr binäre Zustände darstellen. Zwei Quantenbits können vier binäre Zustände repräsentieren, die simultan abgearbeitet werden. Drei Quantenbits besitzen bereits acht binäre Repräsentationen und so fort in exponentieller Steigerung. Ein System mit nur zehn Quantenbits könnte demzufolge 1024 Operationen gleichzeitig ausführen analog einem massiv-parallelen Computer. Ein 40-Quantenbit-System wäre in der Lage, eine Billion Rechenoperationen zur selben Zeit abzuarbeiten.

Weil’s so schön ist zu spekulieren

Ein 100-Quantenbit-Rechner würde, so die NEC-Forscher, zeitgleich eine Billlion mal eine Billion Rechenoperationen erledigen. Das sind schlappe 1.000.000.000.000.000.000.000.000 Rechenoperationen. Tsai Jaw-Shen, der in NECs Grundlagenforschungslabor arbeitet, sagte: "Ein Quantencomputer mit 100 Qubits könnte ein Problem in einer Millisekunde lösen, für das der Earth Simulator 100 Millionen Jahre brauchen würde." Der Earth Simulator ist ein Superrechner von NEC, der im Moment als schnellster Rechenknecht der Welt gilt.

Wenn auch diese Angaben möglicherweise gefärbt sind von der Begeisterung des Wissenschaftlers, einen möglicherweise entscheidenden Durchbruch auf dem Weg zu ersten Quantencomputern erzielt zu haben, so zeigt die Vision doch die Potenziale künftiger Rechner auf. Quantencomputer dürften aber frühestens in zehn oder gar erst 30 Jahren das Licht der IT-Welt erblicken. Das nächste Ziel der Forscher um Tsai ist es, den jetzt nur für einen winzigen Bruchteil einer Sekunde verwirklichten Zustand der Aneinanderkettung zweier Quantenbits zu verlängern. Darüber hinaus möchten die Japaner auf Basis von Quantenbits ein Logikgatter entwickeln, ohne die ein Computer nicht arbeiten kann. (jm)