Diskussion:Quantencomputer

Die Löschung der Seite „Quantencomputer“ wurde ab dem 29. November 2007 diskutiert und abgelehnt. Für einen erneuten Löschantrag müssen gemäVorlage:SS den Löschregeln neue Argumente vorgebracht werden.

Zum Archiv

Wie wird ein Archiv angelegt?

Auf dieser Seite werden Abschnitte automatisch archiviert, deren jüngster Beitrag mehr als 365 Tage zurückliegt und die mindestens 2 signierte Beiträge enthalten. Um die Diskussionsseite nicht komplett zu leeren, verbleiben mindestens 5 Abschnitte.

Auf dieser Seite werden Abschnitte ab Überschriftebene 2 automatisch archiviert, die seit 30 Tagen mit dem Baustein {{Erledigt|1=--~~~~}} versehen sind.

Vergleich mit analogen Rechner

Genauso, wie ein herkömlicher Analogrechner? Nein ganz anders! Beim Analogrechner wird der Zustand durch einen reellen Wert zwischen 0 und 1 ausgedrückt. Ein Qubit ist durch zwei komplexe Zahlen $c_{1},c_{2}$ mit $\left|c_{1}\right|^{2}+\left|c_{2}\right|^{2}=1$ gegeben.
-- Towa 20:22, 11. Dez 2005 (CET)

• Das Superpositionsprinzip ist nicht auf Quanten beschränkt. Sagen wir mal: Die Verschränkung wird erst durch die Superposition interessant.
• komplexe Zahlen gibt es auch schon sehr lange und auch in der Klassik: Quadraturamplitudenmodulation
• w:Quantum computer suche nach: optical computers . Es ist nicht einmal meine Idee.

Analogrechner haben natürlich den Vorteil, dass man sie nur einmal rechnen lassen muss, wobei die Quatencomputer viele Durchläufe brauchen, bis die Statistik OK ist. Die NMR Computer vollbringen aber alle Durchläufe auf einmal und Analogrechner haben Schrotrauschen, so dass der Unterschied wohl doch nicht so groß ist. Schicke Homepage!

--Arnero 11:27, 18. Dez 2005 (CET)

(Vorgänger eingerückt)Analogrechner, die auf klassischer Physik basieren und mit endlichen Ressourcen (auch in Energie u Präzision) arbeiten, erfüllen (soweit bekannt) auch die erweiterte Church-Turing-These (eCTT): sie lassen sich effizient (d.h., die Zahl der von der klassischen Turingmaschine (TM) benötigten Rechenschritte wird durch eine polynomiale Funktion in den vom Analogrechner verwendeten Ressourcen beschränkt) durch eine klassische TM simulieren. Das scheint für Quantencomputer eben nicht zu gelten (bewiesen ist es aber nicht). Die eCTT ist meines Wissens auch für "klassische Systeme" nicht in aller Allgemeinheit bewiesen, es gibt also noch viele Möglichkeiten: (1) eCTT gilt für alle Systeme und ist trivial (P=NP=BQP), (2) eCTT gilt nicht und es nur qm Gegenbeispiele, (3a) eCTT gilt nicht und es gibt sowohl klassische als auch qm Gegenbeispiele, die aber polynomial-äquivalent sind, (3b) eCTT gilt nicht und es gibt sowohl klassische als auch qm Gegenbeispiele, die zueinander auch nicht polynomial-äquivalent sind. Soweit ich sehe ist derzeit die Evidenz für (2) am stärksten (es gibt Shors Algorithmus und effiziente Algorithmen zur Quantensimulation, aber kein anerkanntes Bsp für eine effizienten klassischen Algorithmus jenseits der probablilistischen TM); vgl. z.B. The Church-Turing Thesis: Logical Limit or Breachable Barrier?). Für "echte" Analogrechner (die mit reellen Zahlen rechnen können) gibt es wohl noch keine etablierte Komplexitätstheorie (vgl. z.B. How to Make a Meaningful Comparison of Models: The Church–Turing Thesis Over the Reals). QM und ART schliessen aber soweit ich sehe auch wieder echt analoge Computer aus Computational capacity of the universe.

noch zu Arneros Punkten: Man sollte eher sagen: Superpositionen werden für Rechner erst durch Verschränkung interessant. (ein klassisch-optischer Computer ist verletzt nicht die eCTT). Der QC bracht zwar "viele" aber Algorithmen wie Shor eben nur polynomial viele Durchläufe, so dass der exponentielle Vorteil nicht verloren geht --Qcomp (Diskussion) 13:24, 2. Mär. 2020 (CET)

Ewig derselbe Satz

Im Gegensatz zu klassischen Bits, die entweder 0 oder 1 darstellen, können die Qubits mehrere Zustände gleichzeitig annehmen und damit parallel rechnen

Jede News/Artikel über einen Quantencomputer versucht mit diesem Satz (oder einer kleinen Abwandlung davon) die ganze Quantencomputerthematik zu erklären - nervt euch dieser Satz auch so? Ich finde er wird langsam eines eigenen Lemmas wert. Siehe auch diese Google-Anfrage. Insbesondere interessant finde ich die Herkunft dieses Satzes - wer ist dafür verantwortlich, ihn jemals veröffentlicht zu haben? Danke, der nicht ganz ernste Abdull 22:32, 17. Jan 2006 (CET)

Ich glaube sogar die Formulierung und damit parallel rechnen ist nicht optimal, da fast alle modernen Prozessoren parallel rechen. Ganauer müsste man sagen, dass man eine Rechenoperation auf mehrere sich gegenseitig (im selben Register) überlagernde Datensätze gleichzeitig ausführen kann. MovGP0 00:16, 5. Mär 2006 (CET)

das Bild des Quantenparallelismus wird schon in David Deutschs Arbeit von 1985 verwendet. Als Anhänger der Many-Worlds-Interpretation beschreibt Deutsch die Quantenturingmaschine als eine, die parallel in vielen Universen rechnet - und konstruiert ein Beispiel (den ursprünglichen Deutsch-Algorithmus), bei dem diese Parallelität nutzbar gemacht werden kann. Ich denke, der Parallelismus ist an sich kein schlechtes Bild, aber unachtsam verwendet, ist es irreführend, da die Schwierigkeit (und oft: Unmöglichkeit), die in Überlagerung vorliegenden Rechenergebnisse effizient auszulesen übergangen wird. Dann klingt es so als wäre der Quantencomputer in der (sehr viel mächtigeren) Klasse en:PostBQP. Der grosse Unterschied zum klassischen Parallelrechner ist dass im QC die parallelen Ergebnise nicht "gleichzeitig" auslesbar vorliegen (jede Messung liefert nur eins davon, um sie alle zu bekommen, müsste man das ganze exponentiell oft wiederholen und verlöre damit jeden Vorteil). In ganz speziellen Fällen ist es aber möglich die parallelen Ergebnisse miteinander interferieren zu lassen und so das gewünsche Resultat (mit hoher Wahrscheinlichkeit) zu erhalten. Mit Deinem "Genervtsein" stehst Du nicht alleine, zu diesem Thema fast unverzichtbar: Z. Weinersmith and S. Aaronson, "The Talk" ;-) --Qcomp (Diskussion) 15:17, 2. Mär. 2020 (CET)

Aktualisierung des Artikels

Der Artikel sollte mal dahingehend aktualisiert werden dass IBM den *IBM Q* Auf den Markt gebracht hat und an den ganzen Dingen nichts mehr Theoretisch ist

vielleicht hilfreich? https://www.com-magazin.de/news/forschung/ibm-zeigt-erstes-kommerziell-nutzbares-quanten-system-1666664.html ~~whitepal76

Nein, nicht den QC selbst „auf den Markt gebracht“. Nur Anfang 2019 angekündigt, dieses Einzelexemplar für Anwender in Zukunft zur Verfügung zu stellen. --UvM (Diskussion) 14:41, 2. Mär. 2020 (CET)

Betrieb

In einem Artikel der Süddeutschen Zeitung steht, dass die Qubits sehr sensible auf Umwelteinflüsse reagieren, wodurch Quantencomputer sehr fehleranfällig sind und Korrektur-Qubits benötigen. Deshalb würden sie in einem Vakuum und bei minus 273 Grad Celsius betrieben werden, um jegliche Umwelteinflüsse möglichst zu vermeiden. Falls das stimmt, sollte man es m. M. n. in diesen Artikel einbinden. Der Artikel: https://www.sueddeutsche.de/digital/quantenueberlegenheit-google-supercomputer-1.4614947!amp Maxeto0910 (Diskussion) 12:51, 3. Okt. 2019 (CEST)

quantum supremacy laut google nachgewiesen

Spiegel und andere medien (IEEE Spectrum) melden dass google meint quantum supremacy nachgewiesen zu haben mit einem 53 qubit array (ein Problem in 200 sekunden gelöst, für das bester herkömmlicher supercomputer etwa 10.000 Jahre benötigte). Soll noch keine offizielle meldung von google sein, sondern von anderer stelle (NASA mit preprint des Artikels) durchgesickert.--Claude J (Diskussion) 13:33, 6. Okt. 2019 (CEST)

Skepsis

Wenn man Sabine Hossenfelder (Bild der Wissenschaft, 12/2019, S. 54f. ) folgt, ist die praktische Anwendung der Quantencomputer eine Illusion, weil nämlich die Vermehrung der notwendigen Qubits nicht ohne weiteres möglich sei. Wenn man sich vor Augen führt, dass vor kurzem durch die Presse ging, dass es bald (dank der Quantencomputer) keine sicheren Verschlüsselungen u.ä. mehr gebe, wäre ja etwas mehr Skepsis in diesem Artikel vielleicht ganz angebracht. (Aber ich muss gestehen, ich bin im Bereich Physik Laie, kann mich nur auf das Urteil anderer verlassen.)--Zibaldone (Diskussion) 14:59, 26. Feb. 2020 (CET)

Nochmal: Skepsis

Frank Wilhelm-Mauch, der den Bau eines Quantencomputers koordiniert (Spiegel Nr. 25 vom 19.6.2021, S. 91), dämpft allzu optimistische Vorstellungen: Er führt aus, dass die Fehlerrate, die derzeit bei 1 % liegt, um den Faktor 100 gesenkt werden muss; er sieht die Situation bei den Quantencomputern, wenn man sie mit der Entwicklung der herkömmlichen Computer vergleicht, in den vierziger Jahren angesiedelt.--Zibaldone (Diskussion) 12:45, 11. Jul. 2021 (CEST)

Unvollständige Textpassage zu den vier Basisvektoren eines 2-Qubit

"Die möglichen orthonormalen Basisvektoren eines 2-Qubit-Quantumspeichersystems können doch"; da fehlt ein Verb, Adverb, oder der komplette Kontext bis zum Satzende. Die Formatierung könnte anders sein und der Satz mit einem Doppelpunkt abschließen, dem die vier Basisvektoren folgen. --FolkertM (Diskussion) 16:59, 18. Jan. 2022 (CET)

Danke für den Hinweis. Erledigt.--Claude J (Diskussion) 18:06, 18. Jan. 2022 (CET)

danke für Hinweis und Korrektur; allerdings frage ich mich, ob dieser Level an Detail (Spaltenvektor-Darstellung der Rechenbasis, mehrere Absätze über das CNOT-Gatter) wirklich in diesen Artikel gehören. Der Hauptartikel dafür ist ja eigentlich Quantengatter und auch dort wird es kürzer abgehandelt. Ich hatte mich auch an die Ergänzung gemacht, dann aber mehr und mehr umstellen u löschen wollen. Wurde es hier nicht genügen, den Absatz wie folgt zu küren und umzuschreiben:

Die elementaren Operationen, die ein Quantencomputer auf seinen Qubits durchführen kann, nennt man Quantengatter. Sie spielen eine ähnliche Rolle wie die elektronischen Gatter eines klassischen Computers. Anders als ihr Name suggeriert, stellen Quantengatter in der Regel keine physikalischen Bauelemente wie Transistoren dar sondern beschreiben den Effekt einer steuerbaren, zeitlich begrenzten Wechselwirkung der Qubits untereinander oder mit ihrer Umgebung.

Mathematisch wird ein Quantengatter durch eine unitäre Transformation $U$ beschrieben, welche auf den Zustand $\Psi$ der Qubits angewendet wird und den Zustand $U\Psi$ erzeugt.

Jede Quantenrechnung kann als Hintereinanderausführung verschiedener Quantengatter geschrieben werden, die in fester zeitlicher Abfolge auf das Quantenregister angewendet werden; man spricht auch von einem Quantenschaltkreis. Beispiele hierfür sind die Quanten-Fouriertransformation oder der Shor-Algorithmus.

Interessant ist das Konzept der Quantengatter vor allem, weil sich jeder beliebige Quantenschaltkreis kann als eine Folge von einfachen, nur auf wenigen Qubits agierenden Quantengattern schreiben lässt. (EN Nielsen/Chang, S. 188) Eine Menge von Quantengattern mit dieser Eigenschaft heisst universell.

die Beispiele NOT und CNOT könnte man teilweise noch in Quantengatter einarbeiten, wobei ich da beim CNOT eigentlich auch lieber auf die Matrixdarstellung verzichten würde. Wie seht Ihr das? -Qcomp (Diskussion) 19:21, 18. Jan. 2022 (CET)

Salut Qcomp, ja, da bin ich bei dir. Wer fragt Professor Niehaus? Er kann das getrost selbst erledigen! --FolkertM (Diskussion) 10:19, 22. Jan. 2022 (CET)

Salut Claude J, wie wäre es wenn wir das mit dem Nutzer diskutieren? Benutzer:Bert Niehaus ist Professor für Mathematik: "Engelbert Niehaus is full Professor for Mathematics and Mathematics Education at the University Koblenz-Landau and is head of the Computer Science Centre in Landau (Germany)." Ich lege mich ungern mit der akademischen Elite an. Aber seine Motivation für die Ergänzung möchte ich verstehen. Gerade durch den Hinweis auf den Hauptartikel im Abschnitt. --FolkertM (Diskussion) 10:17, 22. Jan. 2022 (CET)

Ich nehme an die detaillierte Darstellung hat pädagogische Gründe, pinge doch den Benutzer Niehaus an, von dem das stammt,dann kann er sich direkt äußern. Mich stört diese Ausführlichkeit nicht, gibt dem Leser ein klein wenig das Gefühl in die Materie eingedrungen zu sein und gibt ein Gefühl für die dort gängige Formulierung (lineare Algebra da endliche Zustandsmengen betrachtet). Mich stören im Augenblick zwei Punkte bzw. ich sehe da Ergänzungsbedarf: 1. die prominente Erwähnung des Förderprogramms der Bundesregierung in der Einleitung. Welche Gruppen hier welche Strategie verfolgen sollte sicher näher erläutert werden, vielleicht in eigenem Artikel (im Haupttext dieses Artikels wird es nicht ausgeführt). Im Augenblick habe ich selbst keine Zeit für die Recherche. Eine Gruppe ist an der PTB in Braunschweig wo sowieso die Atomuhren- und Präzisionsmessungs-Kompetenz liegt und auch mit dem Laserforschungsschwerpunkt in Hannover zusammenarbeitet, IBM in Süddeutschland bzw. Schweiz gehört auch dazu (bisher einziger echter Quantencomputer in Deutschland ?). 2. Der andere Punkt sind die Bausteine. Was soll der Baustein z.B. bei möglichen Anwendungsgebieten ? Das bezweifelt doch niemand ernsthaft, es gibt ja auch schon entsprechende Kunden aus Industrie etc., die sich bei adiabatischen Quantencomputern (sollten hier aber deutlich abgegrenzt werden, so was wie Quanten-Analogrechner) oder IBM schon gemeldet haben (und offensichtlich schon jetzt eine Menge Geld dafür ausgeben) oder Interesse bekundet. Deshalb ja auch Merkels Förderprogramm. Dann der Baustein bei Berechenbarkeit und Komplexität. Das ist alles ganz gut aus meiner Sicht erläutert, und die Komplexitätsklasse BQP hat eigenen Artikel, dafür braucht man hier nichts zu belegen. Ein Beleg fehlt meiner Meinung nach nur für die beiden Aussagen im Absatz: "Es lässt sich zeigen, dass die Simulation eines Quantencomputers in der Komplexitätsklasse PSPACE liegt. Man geht daher davon aus, dass es keinen Simulationsalgorithmus gibt, der einen Quantencomputer mit polynomiellem Zeitverlust simuliert." PS: Bei Toffoli-Gatter kann doch wohl auf Liste_der_Quantengatter#Quantengatter_mit_drei_Eingängen verlinkt werden, solange sich noch niemand für einen eigenen Artikel durchgerungen hat ?--Claude J (Diskussion) 17:49, 22. Jan. 2022 (CET)

Da ich gerade dabei bin, fehlt auch die genauere Erläuterung zu den möglichen Realisierungen als rein optische Quantencomputer (ist kurz angesprochen bei der von Google kritisierten Behauptung einer chinesischen Forschungsgruppe im Abschnitt Forschungsgeschichte, mit solchen Computern den Beweis der Quantenüberlegenheit erbracht zu haben (Jian-Wei Pan). Ich hatte seinerzeit auch eingefügt, dass optische Quantencomputer bisher technisch wenig entwickelt sind, was dann wieder entfernt wurde mit eben dem Argument, die Erläuterung dieser Hardware fehle bisher. Dann das breite aktuelle Forschungsfeld von Quantencomputern auf Siliziumbasis (für die ja eine ganze Industrie mit ihren Technologien schon bereitstehen würde), unter anderem für Fortschritte darauf erhielt Lieven Vandersypen den Spinoza-Preis. Kürzlich erschien in Nature drei Artikel, die Fortschritte bei der Fehlertoleranz dieser Computer darlegten. nature, Noiri etal, nature, Madzik etal, nature, Xue, Vandersypen etal, nature. Allgemein ist der Aspekt der konkreten experimentellen Realisierung im Vergleich zur Theorie unterrepräsentiert,da kann man aber wohl bei jedem Typ eigene Artikel anlegen. Vielleicht findet sich ja noch jemand der sich da genauer auskennt und nicht groß recherchieren muss.--Claude J (Diskussion) 18:14, 22. Jan. 2022 (CET)

danke für die sinnvollen Vorschläge um ein paar der einfacheren kümmere ich mich, andere brauchen mehr Zeit als ich im Augenblick habe; im Absatz zur Komplexitätstheorie kamen mir aber Zweifel an der dortigen Darstellung des Raz-Tal-Resultats; siehe dazu neuer Abschnitt.

Bzgl. der möglichen Kürzung des Quantengatter-Abschnitts warte ich mal ab.--Qcomp (Diskussion) 22:57, 22. Jan. 2022 (CET)

Wikipedia steht für kollaborative Entwicklung, also bitte die Details wieder zurücksetzen, wenn es stört. Bei dem Thema ist es nun einmal so, dass man von der Mathematik, Informatik oder Physik auf den Inhalt schauen kann und ggf. würde man dann auch einen anderen Schwerpunkt setzen. Also gerne ein Rollback der Version. Der Artikel muss für alle Diszipline in Ordnung sein. --Bert Niehaus (Diskussion) 18:22, 22. Jan. 2022 (CET)

nicht entartet im Abschnitt Qubits

Welche Definition von nicht entartet ist hier gemeint? Diese: Bilinearform#Nicht_ausgeartete_Bilinearform? Die Matrix in dem Beispiel ist ja ${\begin{pmatrix}0&0\\0&1\end{pmatrix}}$ und offensichtlich ist der Vektor $|0\rangle ={\begin{pmatrix}1\\0\end{pmatrix}}$ in ihrem Ausartungsraum.

--Maformatiker (Diskussion) 11:28, 22. Jan. 2022 (CET)

gemeint ist Entartung (Quantenmechanik): die Observablen, werden durch hermitesche Matrizen beschrieben, deren Eigenwerte alle die Multiplizität 1 haben. Hab einen entspr. WL ergänzt. --Qcomp (Diskussion) 12:35, 22. Jan. 2022 (CET)

Abschnitt "Komplexität" irreführend/unvollständig?

Die Darstellung des Raz-Tal-Resultats im Abschnitt gefällt mich nicht recht: Dass ein Quantencomputer relativ zu einem Orakel mehr kann als ein klassischer Computer (=BPP) ist doch schon spätestens seit Simons Algorithmus bekannt (und unabhängig davon, ob BQP=NP). Bei Raz-Tal geht es, soweit ich es verstehe, darum, dass BQP (relativ zu einem Orakel) nicht in der polynomialen Hierarchie liegt (zu der Simons Problem meines Wissens nicht gehört), das heisst es liefert weitere Information wie sich BQP von den klassisch effizient lösbaren Problemen unterscheidet (und wird vielleicht mal ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem BQP$\not =$NP-Beweis gewesen sein). Aber das im ersten Satz des Abschnitts genannte Problem ist immer noch offen, denn für die Orakel, relativ zu denen Trennungen gezeigt wurden, ist keine effiziente Realisierung bekannt. Daher finde ich den Abschnitt irreführend, ich bin aber kein Komplexitätsexperte. Was man hier mE sagen sollte ist (1) es gibt keinen Beweis dafür, dass BQP$\supset$BPP (also dass die vom Quantencomputer effizient lösbaren Probleme strikt mehr sind als die klassisch effizient lösbaren), (2) eine Trennung lässt sich für Sampling-Probleme zeigen, wenn man annimmt, dass die Polynomialzeithierarchie nicht kollabiert (vgl. BosonSampling etc.) (3) eine Trennung lässt sich auch relativ zu bestimmten Orakeln zeigen (Bernstein-Vazirani, Simon, ..., Raz-Tal), aber das sagt nichts über die Trennung ohne Orakel. (4) Es gibt konkrete Probleme, für die ein effizienter Quantenalgorithmus bekannt ist, aber kein effizienter klassischer Algorithmus (Primfaktorzerlegung, Quantensimulation). Die Kerenidis-Tang-Geschichte gehört hier mE eigentlich nicht hin. Ggf könnte man sie als Beispiel bringen, dass mein Punkt (4) nicht viel bedeuten muss. -- Meinungen? --Qcomp (Diskussion) 22:58, 22. Jan. 2022 (CET)

Klar,dass betraf nur eine Vorstufe (technisch: mit Orakeln) und einen Zwischenschritt (PH) auf dem Weg zu NP. Ich habe das mal ausführlicher dargestellt. Als Quelle diente mir ursprünglich der Quanta Magazine Aufsatz, der Zusammenhang ist genauer in der Einleitung der Arbeit von Raz/Tal dargestellt.--Claude J (Diskussion) 20:33, 31. Jan. 2022 (CET)

Berechenbarkeits- und Komplexitätstheorie

´Dieser Abschnitt enthält keinen vollständugen deutschen Satz! (nicht signierter Beitrag von 2003:E6:2719:1E00:FD54:7555:203A:30D6 (Diskussion) 16:25, 31. Jan. 2022 (CET))

Danke, das war ein Edit-Unfall meinerseits. Sorry. Jetzt sollte es passen. --Qcomp (Diskussion) 16:42, 31. Jan. 2022 (CET)