Extrem schnelle Suchalgorithmen mit dem Quantencomputer

Bonn (ots) -

Sperrfrist: 09.07.2009 20:00
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Wenn man eine Münze wirft, liegen danach entweder Kopf oder Zahl
oben. Eine atomare "Münze" kann dagegen nach dem Wurf eine
Überlagerung aus Kopf und Zahl zeigen. Überlässt man einer solchen
Münze die Entscheidung, wohin ein Quantenteilchen wandern soll,
treten ungewöhnliche Effekte auf. Diese Effekte haben nun Physiker
der Universität Bonn erstmals in einem Experiment zeigen können.
Ihre Studie erscheint in der kommenden Ausgabe des
Wissenschafts-Magazins "Science". Sie ist ein erster wichtiger
Schritt auf dem Weg zu extrem schnellen Suchalgorithmen für
Quantencomputer.

Als Münze diente den Bonner Physikern ein einzelnes Caesium-Atom.
Anders als ihr makroskopisches Pendant können Atome in einer
Überlagerung verschiedener Zustände existieren. Es liegen dann
gewissermaßen gleichzeitig "ein bisschen Kopf" und "ein wenig Zahl"
oben. Physiker sprechen auch von Superposition.

Die Bonner Forscher haben ihr Caesium-Atom mit zwei Förderbändern
aus Laserstrahlen in entgegengesetzte Richtungen gezogen - den
"Kopf"-Anteil nach rechts, den "Zahl"-Anteil nach links. So konnten
sie die beiden Zustände um Bruchteile eines tausendstel Millimeters
gegeneinander verschieben. Danach "würfelten" die Forscher neu und
brachten jeden der beiden Bestandteile wieder in eine Superposition
aus Kopf und Zahl. Nach mehreren Schritten eines derartigen "quantum
walks" befindet sich ein solches auseinander gezerrtes Caesium-Atom
gewissermaßen überall. Erst wenn man seine Position misst,
"entscheidet" es sich, an welcher Stelle des Laufstegs es auftauchen
möchte.

Mit dem "quantum walk" ist dem Team um Professor Dr. Dieter
Meschede ein bahnbrechender Schritt auf dem Weg zum Quantencomputer
gelungen. Mit dem Effekt lassen sich nämlich ganz neue Algorithmen
realisieren. Ein Beispiel sind Suchvorgänge: Will man heute in einer
Reihe von Nullen eine einzige Eins aufspüren, muss man alle Ziffern
einzeln überprüfen. Ein "quantum walk"-Algorithmus kann dagegen an
vielen Stellen gleichzeitig nachschauen. Die Suche nach der
sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen würde dadurch extrem
beschleunigt.

Originaltext: Universität Bonn
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