Quantencomputing könnte den Verkehrsfluss optimieren, Moleküle modellieren, um eine neue Generation von Lithiumbatterien zu erschaffen1 oder durch leistungsfähigere MRT-Scans gesundheitliche Diagnosen verbessern.2 Quantencomputer werden sogar zu noch viel mehr in der Lage sein – und eine echte Revolution im Lösen komplexer Aufgaben herbeiführen. Die beeindruckenden Fähigkeiten von Quantencomputern werden zum größten Teil durch Qubits ermöglicht. Im Gegensatz zu traditionellen Computer-Bits, die nur mit 0 und 1 arbeiten, existieren Qubits in mehr als einem Zustand gleichzeitig – und zwar so lange, bis sie von einem Beobachter untersucht werden und damit einer der Zustände festgelegt wird, genau wie bei Schrödingers Katze. Diese Eigenschaft, zwei Zustände gleichzeitig einzunehmen, wird als Superposition bezeichnet. Quantencomputer nutzen also Superposition und Verschränkungen und können so mehrere Berechnungen simultan ausführen. Die Bedeutung lässt sich eindrucksvoll am Problem des Handlungsreisenden erklären.
Stellen Sie sich vor, ein Handlungsreisender muss mehrere Städte besuchen. Er muss einmal in jede Stadt fahren und zu seinem Ausgangspunkt zurückkehren, wobei er die kürzeste Route wählen muss. Würde es hierbei nur um drei oder vier Städte gehen, könnte man dies noch leicht im Kopf berechnen. Doch wenn beispielsweise elf Städte in die Gleichung einbezogen werden müssen, gibt es schon 20 Millionen mögliche Routen zwischen ihnen. Fügt man nur noch eine einzige weitere Stadt hinzu und geht von zwölf Stopps aus, steigt die Zahl der möglichen Routen schon auf unglaubliche 240 Millionen.3 Während ein traditioneller Computer letztendlich durch das Trial-and-Error-Prinzip auf die optimale Route kommen würde, könnte ein Quantencomputer theoretisch jeden Weg gleichzeitig überprüfen. Genauso wie jede weitere Stadt die Komplexität der Rechenaufgabe exponentiell steigert, führt jedes weitere Qubit in einem Computer zu einer exponentiellen Steigerung seiner Rechenkapazitäten.
