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Quantencomputer - Dr. Martin Weides

Quantencomputer - Dr. Martin Weides
   

Der Physiker und Experte für Supraleiter beschäftigt sich am Physikalischen Institut des KIT mit Elementen für künftige Quantencomputer. Im Vergleich zu klassischen Computern sollen solche auf quantenmechanischen Prinzipien aufbauende Rechner bestimmte Aufgaben wesentlich effizienter lösen. 

Quantencomputer

Portrait Dr. Martin Weides
Dr. Martin Weides, IP

Der Wissenschaftler erforscht, wie die Mikrostruktur bestimmter Materialien und Elemente grundlegend gestaltet sein muss, um sich als Chip für künftige Supercomputer zu eignen. Dabei verfolgt Weides in der Forschungsgruppe um Professor Alexey Ustinov den Ansatz, Chips aus Supraleitern herzustellen, die auf eine Temperatur von bis zu minus 273 Grad Celsius heruntergekühlt werden, um Elektrizität widerstandsfrei besonders schnell zu leiten. „Wir betreiben Grundlagenforschung und stehen noch ganz am Anfang“, betont Weides. „Ein herkömmlicher Computer arbeitet mit der binären Information 0 oder 1, aus oder an. Quantencomputerchips haben als kleinstmögliche Speichereinheit Quantenbits, kurz Qubits, bei denen es auch Werte dazwischen gibt, die quantenmechanische Überlagerung von Zuständen“, erläutert der Wissenschaftler. Während digitale Computer einen Rechenschritt nach dem anderen vornehmen, führen Quantencomputer viele Rechenschritte parallel aus, sie nähern sich dem Ergebnis über die Frage an, mit welcher Wahrscheinlichkeit das gesuchte Ergebnis in einem bestimmten Abschnitt zu finden ist. Die Suche in unsortierten Datenbanken beispielsweise ließe sich mit Hilfe von Quantencomputern sehr beschleunigen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist die Darstellung biochemischer Prozesse, die mit einem klassischen Rechner wegen der großen Datenmenge nicht möglich ist. In der Quantensimulation ließen sich Moleküle eins-zu-eins abbilden, um Vorgänge auf atomarer Ebene zu beobachten und zu verstehen.

In der Kryptografie könnten Quantencomputer künftig die heute gebräuchliche, auf Primfaktorzerlegung beruhende Verschlüsselung analysieren. „Mit Hilfe von Quantencomputern ließe sich aber auch abhörsicher verschlüsseln, Daten könnten so übertragen werden, dass ein Kopierversuch bemerkt wird“, sagt Weides, der als Postdoktorand unter anderem am Forschungszentrum Jülich und an der University of California, Santa Barbara geforscht hat. Zu den aktuellen Herausforderungen seiner Untersuchungen am KIT gehört es, die Lebensdauer der Qubits zu erhöhen. Über die Fachgrenzen der Festkörperphysik hinaus stehen dem Wissenschaftler unter anderem interdisziplinäres Know-how, Labore und Analysetechnik des DFG-Forschungszentrums für Funktionelle Nanostrukturen am KIT zur Verfügung.

afr

 

Der Presseservice des KIT stellt gern Kontakt zwischen Journalisten und Dr. Martin Weides her.

 

Fotonachweis:
Foto Geöffneter Mischkryostat: Dr. Martin Weides, KIT
Foto Dr. Martin Weides: privat