Was vernetzte Quantencomputer ermöglichen | Terra-X-Kolumne

Man muss vorwegschicken, dass keiner, selbst die klügsten Physiker*innen nicht, so wirklich verstehen, wie Quantenphysik funktioniert. Wer es behauptet, hat sie nicht verstanden, so das Bonmot.

Es gilt das Prinzip: nicht reden, sondern rechnen und konstruieren. Und dass dabei Bahnbrechendes entstehen kann, hat ein Team um den Doktoranden Dougal Main aus Oxford gezeigt. Ihm ist es gelungen, zwei Quantencomputer mit zwei Meter Abstand "magisch" zu vernetzen.

Und wenn sich zwei verbinden lassen, könnten es auch 100 oder 10.000 werden, das ist die Hoffnung. Damit ließe sich eine große Schwäche heutiger Quantencomputer ausbügeln: Je mehr elementare Bausteine sie haben, die sogenannten Qubits, umso instabiler werden sie. Ein System aus kleinen Quantencomputern könnte die Rechenleistung signifikant verbessern.

Quantencomputer, man ahnt es, lassen sich nicht mit Kabeln vernetzen. Sie brauchen Quantenteleportation. Und das ist die abgefahrenste Physik, die man sich (nicht) vorstellen kann: Elementarteilchen lassen sich nämlich verschränken. Das bedeutet, dass sie eine ganz besondere Verbindung eingehen: Sie verknüpfen ihre Eigenschaften so miteinander, dass jedes dieser Teilchen alle prinzipiell möglichen Eigenschaften gleichzeitig besitzt. Wie Münzen, bei denen Kopf und Zahl unkenntlich verschmiert sind.

Wenn man diese Teilchen (in Oxford sind es zwei Lichtteilchen) nun auseinanderfliegen lässt, und das hat in anderen Experimenten bereits über Hunderte von Kilometern geklappt, bleibt ihre Verbindung erhalten.

Und das Unglaubliche ist: In dem Moment, in dem man eines der Teilchen vermisst, reagiert das andere unmittelbar, obwohl zwischen beiden keine Verbindung besteht. Man fängt quasi die Münze auf der einen Seite ein - völlig zufällig fällt sie auf Kopf oder Zahl - und in exakt demselben Moment zeigt das weit entfernte Geldstück das andere Symbol.

Bei mir stellt sich bei solchen Phänomenen das Gefühl ein, dass wir entscheidende Teile unserer Wirklichkeit nicht verstanden haben. Die Quantenphysik zeigt, dass es eine rätselhafte Komponente in unserer Welt gibt, so etwas wie eine alles durchdringende Informationsebene.

Spukhaft hat Einstein die quantenphysikalische Fernwirkung genannt. Er hat zwar seinen Nobelpreis für ein quantenphysikalisches Phänomen bekommen, die volle Wucht der Quantenphysik wollte er aber nicht akzeptieren. Wir Amateure fühlen mit.

Doch Technologie und auch Wissenschaft sind längst weiter. Mittlerweile vermuten Physiker, dass Quantenphänomene selbst Lebensprozesse entscheidend beeinflussen: Die Photosynthese läuft viel zu effizient ab, als dass sie sich rein klassisch erklären ließe; Zugvögel könnten mit Magnetfeldern alleine nicht navigieren. Es wird vermutet, dass sie die Quanteneigenschaften des Lichts nutzen. Vielleicht beginnt das eigentliche Zeitalter der Quanten ja gerade erst.

Und wie verändert das Oxford-Experiment jetzt unsere Welt? Vernetzte Quantensupercomputer können funktionieren, das wissen wir nun. Jetzt kommt das, was der Mensch am besten kann: Optimieren - konkret heißt das die Taktrate erhöhen, skalieren und Geschäftsmodelle entwickeln, damit sich die Welt noch ein bisschen schneller drehen kann.

Google hat kürzlich verraten, dass ihr Quantenprozessor Willow fünf Minuten braucht für eine Aufgabe, an der ein klassischer Supercomputer zehn Quadrillionen Jahre rechnen würde - also etwa 700 Billionen Mal das Alter des Universums. Noch Fragen?

Ein Netzwerk von Quantencomputern dürfte die Zukunft verändern: Krankheiten vorhersagen, neue Materialien erfinden, die Finanzmärkte pushen - an den Börsen zählt jede Millisekunde Vorsprung. Wer weiß schon, was kommt. Aber vielleicht lässt sich mithilfe der mysteriösen Quantenphysik ja auch der Vorhang zur Wirklichkeit etwas weiter aufziehen: echte Erkenntnis, das wäre doch ein Fortschritt.

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