Ohlsdorfer Physiker entwickelt Quantencomputer in den USA

Eigentlich ist Stefan Putz gelernter Hoch- und Tiefbauingenieur. Doch er entschied sich nach der Matura für ein Physikstudium an der Technischen Universität Wien – und konstruiert jetzt nicht Betonbauwerke, sondern Quantenrechner.

Putz schrieb schon seine Doktorarbeit auf dem Gebiet der Quantenphysik. Er bewegt sich in der Tradition von Max Planck und Albert Einstein, die mit ihren Theorien vor rund 100 Jahren die Tür zur Welt der Atome und Moleküle aufstießen. Heute gibt es bereits praktische Anwendungen der Quantenphysik wie das Rastermikroskop.

Es gibt auch einen internationalen Wettlauf zur Entwicklung eines Quantencomputers – und hier ist Stefan Putz vorne dabei. Der junge Ohlsdorfer bewarb sich vor drei Jahren um eine frei gewordene Stelle an der angesehenen Princeton-Universität in den USA und wurde prompt genommen. Jetzt arbeitet er in einem achtköpfigen Team an der Entwicklung von Quantenprozessoren. „Wir entwickeln keine Theorien, sondern versuchen, die vorhandenen Theorien mit Hilfe von Experimenten in die Praxis umzusetzen“, sagt er. Das heißt: einzelne Elektronen so zu beeinflussen, dass sie sich für Rechenaufgaben nutzbar machen lassen. Der technische Aufwand, den die Quantenphysiker dafür betreiben, ist enorm. Putz und seine Kollegen arbeiten hart an der Grenze des heute technisch Machbaren. Sie bewegen sich im Millionstel-Millimeterbereich und nahe dem absoluten Temperatur-Nullpunkt.

Herkömmliche Computer arbeiten nach dem Binärsystem. Die Transistoren ihrer Mikroprozessoren können zwei Zustände einnehmen: nicht geladen oder geladen (0 oder 1). Man nennt diese kleinste Informationseinheit „Bit“. Bei Quantencomputern spricht man dagegen von „Qubits“, weil Quanten auch Zwischenzustände annehmen können. Zudem können voneinander getrennte Quanten miteinander verschränkt werden. In Summe lässt sich dadurch die Rechenleistung vervielfachen.

Ideal zum Entschlüsseln

Finanziert werden die teuren Experimente in Princeton hauptsächlich von der US-Armee. „Quantencomputer wären ein Durchbruch für die Entschlüsselungstechnik und die Datenverarbeitung“, so Putz. „Aber in Wahrheit profitiert von unserer Forschung die gesamte Gesellschaft. Das Know-how, das hier entsteht, kann universell eingesetzt werden.“

Wie lange es noch dauert, bis es tatsächlich erste Quantencomputer gibt, sei nicht abschätzbar, meint der Ohlsdorfer Physiker. Offen sei auch, welches der drei, vier Forschungsteams, die weltweit daran arbeiten, das Ziel zuerst erreicht. Aber vom ersten Röhrenrechner bis zum industriell hergestellten Mikroprozessor vergingen auch mehrere Jahrzehnte.

Quantenprozessor

Herkömmliche Computer arbeiten nach dem Binärsystem. Die Transistoren ihrer Mikroprozessoren können zwei Zustände einnehmen: nicht geladen oder geladen (0 oder 1). Man nennt diese kleinste Informationseinheit „Bit“. Bei Quantencomputern spricht man dagegen von „Qubits“, weil Quanten auch Zwischenzustände annehmen können. Zudem können voneinander getrennte Quanten miteinander verschränkt werden. In Summe lässt sich dadurch die Rechenleistung vervielfachen.