Vom Bit zum Quantenregister

Zusammenfassung

Dieses Kapitel ist das Fundament für alle weiteren. Wir studieren Quantenbits und die Rechenschritte eines Quantencomputers und erfahren, was Messen und Verschränkung bedeuten. Dabei wenden wir diese Begriffe sofort an und lernen die ersten Algorithmen kennen, und zwar für Probleme, bei denen der Quantencomputer klassischen Rechnern überlegen ist. Als klassisch bezeichnen wir alles, was sich verhält, wie wir es aus unserer Alltagswelt gewohnt sind. Davon unterscheiden wir die nichtklassischen Phänomene der Quantenwelt.

Betrachten wir folgendes Spiel. Wir sollen herausbekommen, ob eine Münze echt oder eine plumpe Fälschung ist. Der echten Münze ist auf der Vorderseite eine Zahl eingeprägt, der Rückseite das Brandenburger Tor. Bei der falschen Münze sind beide Seiten gleich. Wie oft müssen wir uns die Münze ansehen, um eine Fälschung zu erkennen? Zweimal, da wir beide Seiten betrachten müssen. In der Quantenwelt genügt ein Blick, wenn wir eine Superposition beider Seiten erzeugt haben. Das ist der Kern des Problems von Deutsch. Es ist kein praktisch relevantes Problem, es verdeutlicht jedoch bereits die überraschenden Möglichkeiten, die in Quantenrechnungen liegen.