Interaktives Modell: Quantencomputer 1 Aufgabenstellung: Es gibt vier Funktionen
Interaktives Modell: Ein gemäß dem folgenden (auf David Deutsch zurückgehenden) "Schaltplan" aufgebauter Quantencomputer löst diese Aufgabe. Neben den einfachen Bauteilen NOT-Gate (N) und Hadamard-Transformation (H) ist auch das überreichte Oracle eingebaut. Sie können mit Hilfe des Select-Menüs zunächst die Funktion, die es berechnen soll, selbst wählen. Weiters läßt sich jeder Bauteil mit Hilfe einer Checkbox ein- und ausschalten, damit Sie seine Wirkung besser erkennen können. Zu Beginn wird jedes der beiden Register (Qubits) dieses 2-Qubit-Systems in den Basiszustand |0> gebracht. (Das ist der für Quantencomputer übliche "Input"). Zum Schluß kann im ersten Register eine Messung (Ablesung) durchgeführt werden, die das Ergebnis 0 oder 1 liefert. Wiederholtes Klicken auf den Button "Messung" entspricht einem erneuten Durchlauf des gesamten Prozesses. Indem Sie alle vier Funktionen nacheinander durchgehen, können Sie leicht feststellen, dass - sofern alle Bauteile eingeschaltet sind - das Messergebnis
Das Revolutionäre daran ist, dass dazu nur ein einziger Aufruf des Oracles (der Funktion) nötig ist! Ein klassischer Computer muß die übergebene Funktion zweimal aufrufen, um die gestellte Frage zu entscheiden, denn aus der Kenntnis des einen Funktionswertes folgt ja nicht, ob er gleich dem anderen ist. Der Quantencomputer hingegen ist fähig, durch einen einzigen Aufruf alle Funktionsweise "gleichzeitig" in die Superposition zu packen. Die Gesetze der Quantenphysik erlauben uns zwar nicht, sie alle abzulesen (siehe Interpretation und Messung), aber sie gestatten uns immerhin, durch eine einzige Messung die Konstant bzw. Nicht-Konstanz der Funktion eindeutig zu erschließen. In diesem einfachen Problem spart ein Quantencomputer im Vergleich zum klassichen Computer die Hälfte aller notwendigen Funktionsaufrufe ein. Das mag nicht gerade großartig erscheinen, ändert sich aber gewaltig, wenn es um komplexere Probleme geht und kann zu einer vielmilliardenfachen Verkürzung der Rechenzeit führen. |