Quantum Computing - Nach der Einführung

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Hi Hello,

der Einführungsartikel Was können eigentlich Quantencomputer? zu Quantum Computing kam ja wirklich gut an.

Ein paar Kommentare, auf die man vielleicht aufbauen kann. Würde mich freuen das Thema Quantum Technology stärker im Magazin und in der Community zu verankern.

Nun zu hoffentlich hilfreichen Kommentaren, die mir im Austausch mit einem noch nicht auf der Plattform befindlichen Experten zugeflogen sind:

  • Der Artikel „erklärt“ Quantum Computing, indem es Superposition und Verschränkung wiederholt. Okay - gibt es noch andere Perspektiven auf die man aufbauen kann?
  • Dann fällt er ihn die typische Ausrichtung: QuantenComputer sind einfach „Superrechner“. Darauf, was die aufgezählten Probleme miteinander gemein haben wird nicht hingewiesen.
  • Es kommt irgendwann das serielle vs parallel Element (also ein Parallelrechner?).
  • Und über die Spitzenposition IBMs kann man unterschiedlicher Meinung sein… Oder?

Hier ist übrigens ein ausordentlich informatives Quiz zu Quantum Computing:
https://www.113.vovici.net/se/13B2588B1B6A9606

Try it: was ist euer score?

@jannemann und @Wolfgang :slight_smile:

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Da musst du aber erst deinen verraten :stuck_out_tongue:

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Your score: 10

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11 ist mein score

fuck, 10 ist echt krass! kam auf 11 nur weil ich mich damit berufswegen beschäftigen musste :wink:

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Eigentlich nicht. Hat in diesem Fall nichts mit Wissen zu tun. Die Antworten ergeben sich stellenweise einfach aus der teils schon arg suggestiven und aufgeladenen Fragestellung. Heißt: Einfach immer die Antwort nehmen, die am pragmatischsten klingt. XD

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Hi @justherb, Danke für die Anregungen! Mit vielen deiner Punkte hast du sicherlich recht. Ein Problem bleibt weiterhin, dass viele deiner Vorschläge eine viel tiefere Behandlung des Themas benötigen, was wir in Zukunft gerne erreichen können (@Wolfgang) . Dieser Einführungsartikel kratzt sicherlich wie viele andere nur etwas an der Oberfläche. Das war aber bewusst so gewählt, um erst mal alle Leser an einem gemeinsamen Punkt abzuholen.

Hier kommt ein wenig brainstorming zu deinen Anregungen

Superposition und Verschränkung sind die Grundeigenschaften aus der Quantenwelt die man kennen muss. Natürlich hat jeder Mensch andere Wege sich die Funktionsweise eines Quantencomputers vorzustellen: Quantenzustände lassen sich beispielsweise auch über Wellenfunktionen darstellen. Deshalb kommt ein Großteil der Funktionsweise auch aus Interferenzen dieser Wellenfunktionen. So kann man sich auch die Dekohärenz ganz gut vorstelllen: Wenn ich einen See habe, kann ich diesen anregen (Wellen erzeugen) indem ich von außen eine Kraft aufbringe (Wind wehen lasse). In einem Quantencomputer kommen die Anregungen von außen entweder über Laser oder Mikrowellenquellen (je nach Hardware Implementierung). Auf dem See würden die Wellen dann abflachen, weil sie sich entweder an Objekten wie Felsen brechen, oder interne Reibung erfahren. Das Gleiche passiert auch in einem Quantenprozessor, wo die Wellenfunktionen der qubits mit Störstellen in Kristallen interagieren oder durch andere Prozesse an Amplitude verlieren. Da wo die die Wellen konstruktiv interferieren, findet der Quantencomputer schlussendlich die Lösung (extrem vereinfacht gesprochen).

  • Dann fällt er ihn die typische Ausrichtung: QuantenComputer sind einfach “Superrechner”. Darauf, was die aufgezählten Probleme miteinander gemein haben wird nicht hingewiesen.>
  • Es kommt irgendwann das serielle vs parallel Element (also ein Parallelrechner?).

Ich habe in einem meiner Kommentare versucht, diesen Aspekt etwas zu beleuchten. Hierbei geht es vor allem darum, welche mathematischen Eigenschaften das Problem hat das man lösen möchte (siehe die Tabelle in einem meiner Kommentare). Hier wäre es sicherlich sinnvoll, einen eigenen Artikel zu verfassen. Dazu bräuchte ich allerdings etwas Unterstützung, zB von @Markus_Braun

  • Und über die Spitzenposition IBMs kann man unterschiedlicher Meinung sein… Oder?

Man kann natürlich über vieles unterschiedlicher Meinung sein. Wir befinden uns in einer sehr frühen Phase in der Entwicklung eines Quantencomputers. Viele Player sind gleich auf und auch bei der „winning strategy“ ist noch nichts entschieden. Meiner Meinung nach sollten wir nicht versuchen, uns gegenseitig schlecht zu reden, sondern als Community gemeinsam und stark auftreten. Nur wenn wir Quantentechnologien gemeinsam in den Fokus bringen und die Stärken der verschiedenen Ansätze aufzählen, haben wir eine Chance einen echten Unterschied zu machen.

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Cool, danke @justherb für das wirklich informationsgeladende Quiz!
Die Quantencomputer-Technologie ist ein wahrer Quantensprung für alle Wissenschaften. Die Menschheit wird um viele Errungenschaften bereichert werden. :+1:

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Mit einem score von 9 habe ich leider ein schwaches Ergebnis zu bieten… :disappointed:

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Yes, let’s do this :slight_smile: Ein Artikel, der sich auf die Probleme konzentriert, die wohl erst durch Quantencomputer gelöst werden könnten, wäre doch wirklich eine gute Ergänzung.

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Hab mir gerade diesen TED talk angesehen: https://www.youtube.com/watch?v=QuR969uMICM

Mir gefällt (ohne ins technische zu gehen) die Eingangsidee Quanten computing / digital computing mit Licht per Glühbirne / Feuer zu vergleichen.

Beide rechnen, beide emittieren Licht. Bei der Glühbirne und dem Quantencomp. benötigt man jedoch ein tieferes Verständnis der Physik und es sind fundamental andere Gerätschaften mit unterschiedlichen Anwendungsbereichen.

Irgendwo hab ich kürzlich auch einen Artikel zu Alltagserscheinungen gelesen, die quantenmechanische Erklärungen haben. Fand ich auch nicht schlecht (jedoch etwas off vom computing). ZB warum Toaster, Glühstäbe etc dasselbe rote Licht emittieren …

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Hi @justherb,

es gibt viele Phänomene in unserem Alltag die der Quantenmechanik bedürfen um erklärt zu werden. Allerdings nutzen diese die Quantenphysik oft nur passiv aus, wie beispielsweise der Laser. Diese Systeme werden deshalb auch oft Quantentechnologien der ersten Generation genannt.
Bei einem Quantencomputer handelt es sich um die sogenannte Quantentechnologie der zweiten Generation. Der Unterschied ist, dass man bei einem Quantencomputer die einzelnen Quantenzustände aktiv verändern und kontrollieren kann. Dies ist bei der ersten Generation nicht der Fall. Es reicht also nicht nur das Verständnis der Quantenphysik, welches zur ersten „Quantenrevolution“ geführt hat, sondern man muss das verstandene System auch aktiv kontrollieren können. Diese Fähigkeiten haben wir uns erst in den letzten Jahren zu einem Maße angeeignet, die zu einer funktionellen Quantenmaschine der zweiten Generation führen kann.

Insofern, finde ich dass der Vergleich Feuer vs. Glühbirne etwas hinkt, weil wir bei der Glühbirne keine Kontrolle ausüben. Ein besserer Vergleich wäre eher Glühbirne vs. Einzelphotonenquelle. Dieses Beispiel ist natürlich nicht sehr anschaulich. Vielleicht fällt mir ja noch was besseres ein.

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alleine diese Generationenbilder finde ich schon cool. Das ist ja fast filmreif :slight_smile:

Daraus ließe sich eine fantastische Doku machen. Hab kürzlich sogar auf Netflix nach einer Quantentech Doku gesucht, bin aber nicht wirklich fündig geworden. Any recommendations?