Quantencomputer sind um ein Vielfaches schneller als klassische Rechner. Als potenzielle Anwendungsfelder gelten Navigations- und Verkehrsleitsysteme mit zeitkritischen Optimierungsproblemen. Aber auch in der KI, Materialforschung und Medizin können Quantencomputer eingesetzt werden. Das iX Special „Quantencomputer“ beschreibt den aktuellen Stand der Technik und gibt Einblicke in den Praxiseinsatz und die Programmierung.
Obwohl erste Quantencomputer längst ihren Dienst aufgenommen haben, lassen sich über den Verlauf ihrer Weiterentwicklung und über ihren künftigen Nutzen noch keine klaren Aussagen treffen. „Klar ist bisher, dass sie sich nur für spezielle Aufgaben eignen“, sagt iX-Redakteurin Susanne Nolte und nennt als Beispiel die Simulation von Molekülen und Proteinen.
Für Entwickler unterscheiden sich Quantencomputer von klassischen Rechnern durch die ihnen innewohnende Logik. „Auch Quanten-Bits, sogenannte Qubits, kennen die Zustände eins und null, allerdings auch unendlich viele Zustände dazwischen. „Sie arbeiten mit Wahrscheinlichkeiten und nur bedingt mit Kausalitäten – was sie in die Nähe zur KI rückt“, erläutert Nolte. „Für Entwickler heißt das, sie können nicht mit Zwischenschritten oder Zwischenergebnissen arbeiten, wie sie es bisher gewohnt waren, und vor allem, sie können Qubits nicht kopieren wie Bits, also etwa als Variablenwerte beliebig weiterreichen.“
Auch die Programmierung von Quantencomputern steckt noch in den Kinderschuhen. Hier gibt es zwei Arten von Quantencomputern. Die eine Art sind Quantengattersysteme, die mit Gattern und Schaltkreisen, also mit der von klassischen Computern gewohnten Schaltkreislogik arbeiten. Dort beschäftigen sich Entwickler derzeit noch damit, Quantengatter zu kombinieren und Algorithmen zu entwickeln. Die andere Art sind Quanten-Annealing- oder adiabatische Systeme. Sie eignen sich für Optimierungsaufgaben, also für Probleme aus der Kombinatorik, und arbeiten gänzlich anders.
Für beide Arten von Quantenrechnern sind aber bereits Programmiersprachen, Bibliotheken und SDKs vorhanden. „Wer sich also vorstellen kann, später mit Quantencomputern zu arbeiten, sollte sich jetzt schon mit ihnen vertraut machen und sich die Grundlagen aneignen“, rät die iX-Expertin. Dazu eignen sich Entwicklungskits von Microsoft, IBM und Google, mit denen Simulatoren sowie Zugang zu Quantencomputern angeboten werden. Außerdem findet man bei diesen Firmen Dokumentation, Beispiele und teilweise Experimentiermöglichkeiten online. Bastlernaturen können sogar einen Raspberry Pi mit einem Quanten-SDK bestücken und so zu Hause Erfahrungen sammeln.
Für die Redaktionen: Gern stellen wir Ihnen auf Anfrage ein kostenloses Rezensionsexemplar zur Verfügung.
Das monatlich erscheinende IT-Profimagazin iX, die Zeitschrift für system- und Netzwerkadministration, Softwareentwicklung und Cloud-Computing zählt zur Pflichtlektüre des professionellen IT-Anwenders. Die sorgfältig ausgewählte Mischung von herstellerunabhängigen Tests, Grundlagenartikeln und Hintergrundberichten sowie aktuellen Produktvorstellungen vermittelt die notwendigen Informationen für den erfolgreichen unternehmensweiten IT-Einsatz.
Die erste Ausgabe von iX, Multiuser Multitasking Magazin, erschien im November 1988 - aus vertriebstechnischen Gründen als Sonderheft der Schwesternzeitschrift c’t. Seit 1990 erscheint iX monatlich.
Obwohl erste Quantencomputer längst ihren Dienst aufgenommen haben, lassen sich über den Verlauf ihrer Weiterentwicklung und über ihren künftigen Nutzen noch keine klaren Aussagen treffen. „Klar ist bisher, dass sie sich nur für spezielle Aufgaben eignen“, sagt iX-Redakteurin Susanne Nolte und nennt als Beispiel die Simulation von Molekülen und Proteinen.
Für Entwickler unterscheiden sich Quantencomputer von klassischen Rechnern durch die ihnen innewohnende Logik. „Auch Quanten-Bits, sogenannte Qubits, kennen die Zustände eins und null, allerdings auch unendlich viele Zustände dazwischen. „Sie arbeiten mit Wahrscheinlichkeiten und nur bedingt mit Kausalitäten – was sie in die Nähe zur KI rückt“, erläutert Nolte. „Für Entwickler heißt das, sie können nicht mit Zwischenschritten oder Zwischenergebnissen arbeiten, wie sie es bisher gewohnt waren, und vor allem, sie können Qubits nicht kopieren wie Bits, also etwa als Variablenwerte beliebig weiterreichen.“
Auch die Programmierung von Quantencomputern steckt noch in den Kinderschuhen. Hier gibt es zwei Arten von Quantencomputern. Die eine Art sind Quantengattersysteme, die mit Gattern und Schaltkreisen, also mit der von klassischen Computern gewohnten Schaltkreislogik arbeiten. Dort beschäftigen sich Entwickler derzeit noch damit, Quantengatter zu kombinieren und Algorithmen zu entwickeln. Die andere Art sind Quanten-Annealing- oder adiabatische Systeme. Sie eignen sich für Optimierungsaufgaben, also für Probleme aus der Kombinatorik, und arbeiten gänzlich anders.
Für beide Arten von Quantenrechnern sind aber bereits Programmiersprachen, Bibliotheken und SDKs vorhanden. „Wer sich also vorstellen kann, später mit Quantencomputern zu arbeiten, sollte sich jetzt schon mit ihnen vertraut machen und sich die Grundlagen aneignen“, rät die iX-Expertin. Dazu eignen sich Entwicklungskits von Microsoft, IBM und Google, mit denen Simulatoren sowie Zugang zu Quantencomputern angeboten werden. Außerdem findet man bei diesen Firmen Dokumentation, Beispiele und teilweise Experimentiermöglichkeiten online. Bastlernaturen können sogar einen Raspberry Pi mit einem Quanten-SDK bestücken und so zu Hause Erfahrungen sammeln.
Für die Redaktionen: Gern stellen wir Ihnen auf Anfrage ein kostenloses Rezensionsexemplar zur Verfügung.
Das monatlich erscheinende IT-Profimagazin iX, die Zeitschrift für system- und Netzwerkadministration, Softwareentwicklung und Cloud-Computing zählt zur Pflichtlektüre des professionellen IT-Anwenders. Die sorgfältig ausgewählte Mischung von herstellerunabhängigen Tests, Grundlagenartikeln und Hintergrundberichten sowie aktuellen Produktvorstellungen vermittelt die notwendigen Informationen für den erfolgreichen unternehmensweiten IT-Einsatz.
Die erste Ausgabe von iX, Multiuser Multitasking Magazin, erschien im November 1988 - aus vertriebstechnischen Gründen als Sonderheft der Schwesternzeitschrift c’t. Seit 1990 erscheint iX monatlich.
