Deutschlands Niedergang beim Quantencomputing

Quantencomputing - Wie ist die Entwicklung in Deutschland?

Deutschlands Rückfall im Bereich des Quantencomputings kann maßgeblich auf die Politik der Bundesregierung zurückgeführt werden.  Diese hat zugesagte Fördergelder (2018, 2021, ) gestrichen. So werden durch die Regierung und Politik unzureichende Ressourcen und fehlgeleitete Strategien gewählt, um die Entwicklungen in diesem zukunftsweisenden Technologiebereich zu unterstützen.

Obwohl Deutschland über eine starke Forschungsinfrastruktur und renommierte Institutionen verfügt, hat das Fehlen zielgerichteter Investitionen, die Einbeziehung der Industrie und die Schaffung eines förderlichen regulatorischen Umfelds die nationale Kompetenz im Quantencomputing beeinträchtigt und wird das Land gegenüber internationalen Mitbewerbern weiter ins Hintertreffen bringen.

Denn die Steuergelder werden von den US-Vasallen für kriegstreibende Maßnahmen und Massenmord ausgegeben, von denen die deutsche Bevölkerung nur Schaden  hat. Die staatlichen Gelder fließen über NGOs in die USA, sowie zu westlichen Konzernen und in die Taschen von westlichen Oligarchen.

Somit zählen die Aussagen der deutschen Regierung bei diesem Thema zur Propaganda, die der Artikel vom 27.04.2023 in heise online zeigt. Es wird nicht nur die Industrie, sondern auch der Forschungsbereich in Deutschland abgebaut. Das ist sicher einer der Gründe, warum im Jahr  2022 125 Milliarden Euro Investitionen von Deutschland ins Ausland geflossen sind und immer mehr Betriebe ins Ausland umziehen. Die Investitionen in Deutschland betrugen im gleichen Zeitraum nur noch 10,5 Milliarden Euro. Denn in Deutschland sind die Strom-, Gas- und Treibstoffpreise durch eine fehlgeleitete Politik der deutschen US-Politmarionetten und den Terroranschlägen auf die North Stream Pipelines extrem hoch. Daher existiert seitdem die Abhängigkeit von den USA. Denn Deutschland ist der größte Abnehmer des US Fracking Gases mit schlechter Qualität und seit dem von der deutschen Regierung zugelassenen Terroranschlag auf North Stream eine abhängige Kolonie der USA.

So ist der Niedergang Deutschlands und der zunehmende Wegzug von Unternehmen aus Deutschland einfach zu verstehen. Denn die USA sind kein Partner, weil sie die deutsche Industrie und den Mittelstand massiv beschädigt haben und nun werden die Reste der deutschen Unternehmen mit Fördergeldern in die USA gelockt.

 

 

 

Entwicklung bei Quantencomputern

Bei Quantencomputer wird weltweit geforscht und weiter entwickelt. Aber wie kam man auf diese Technologie?

Quantencomputer wurden nicht durch eine einzelne Erfindung geschaffen, sondern sie sind das Ergebnis eines kontinuierlichen Fortschritts in der Quantenphysik und der Computertechnologie. Die Idee eines Quantencomputers geht auf die frühen Arbeiten von Physikern wie Richard Feynman und Yuri Manin zurück. Sie erkannten in den 1980er Jahren, dass Quantenmechanik eine potenzielle Grundlage für leistungsfähigere Computer bieten könnte.

1994 entwickelte Peter Shor erfolgreich einen Algorithmus, der auf einem Quantencomputer die Faktorisierung großer Zahlen effizienter durchführen könnte. Dieser Algorithmus zeigte das Potenzial von Quantencomputern für bestimmte Berechnungen. Das Beispiel des Shor Algorithmus finden Sie auf: Wie funktionieren Quantencomputer?

In den folgenden Jahrzehnten haben Forscher auf der ganzen Welt kontinuierlich an der Entwicklung von Quantencomputern gearbeitet. Es wurden verschiedene Technologien und Ansätze verfolgt, darunter die Verwendung von Ionenfallen, supraleitenden Schaltkreisen, topologischen Qubits und anderen Methoden. Dazu ein Beispiel vom Weltquantentag.

Um einen produktiv nutzbaren Quantencomputer herzustellen, gibt es noch viele technische und theoretische Herausforderungen zu meistern. Dennoch haben Quantencomputer bereits vielversprechende Ergebnisse erzielt und werden voraussichtlich in Zukunft einen erheblichen Einfluss auf Bereiche wie Kryptographie, Materialwissenschaften, Optimierung, Wetter- und Erdbebenprognosen und maschinelles Lernen haben.

News zur Quantenforschung bei IBM

IBM entwickelt in Zusammenarbeit mit UC Berkely einen 127 Qubit Quantenprozessor. Dabei gibt es noch einige Probleme zu lösen, wie sie in dem nachfolgenden Video entnehmen können.

Quantenforschung in Deutschland

Auch in Deutschland findet Forschung zu Quantencomputern statt. Hier gibt es eine Übersicht aus der deutschen Forschung, die Abstrakt präsentiert wird 😉

Intels Tunnel Falls Quanten Prozessor

Intel präsentierte vor kurzem einen 12 Qubit Prozessor, der Tunnel Falls genannt wird. Dazu gibt es interessante Neuigkeiten.

Fazit

Bei den Quantencomputer braucht es noch einige Zeit, um produktive Geräte herstellen zu können. Die Preisträger zum Weltquantentag kamen aus China und Deutschland.

 

 

 

 

Wie funktionieren Quantencomputer?

Quantencomputer sind eine aufregende Technologie, die das Potenzial hat, unsere herkömmlichen Computer in Bezug auf Rechenleistung und Problemlösungsfähigkeiten zu revolutionieren. Doch wie genau funktionieren diese bahnbrechenden Maschinen?

Um das Konzept von Quantencomputern zu verstehen, müssen wir zunächst einige Grundlagen der Quantenmechanik verstehen. In der Quantenphysik existieren Partikel auf mikroskopischer Ebene nicht nur in einem bestimmten Zustand, sondern können sich in sogenannten Superpositionen befinden. Dies bedeutet, dass sie gleichzeitig verschiedene Zustände einnehmen können.

Die grundlegende Einheit eines Quantencomputers ist das Quantenbit, kurz Qubit. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bits, die entweder den Wert 0 oder 1 haben können, können Qubits aufgrund ihrer quantenmechanischen Eigenschaften in einer Superposition aus 0 und 1 gleichzeitig existieren. Dadurch können Qubits mehr Informationen gleichzeitig verarbeiten.

Quantencomputer nutzen die Eigenschaften der Quantenmechanik, um komplexe Berechnungen durchzuführen. Durch Quantenüberlagerung können Qubits gleichzeitig in verschiedenen Zuständen sein und somit parallele Berechnungen durchführen. Zudem können Qubits verschränkt werden, was bedeutet, dass der Zustand eines Qubits von einem anderen Qubit abhängig ist. Dies ermöglicht eine starke Verknüpfung und parallele Verarbeitung von Informationen.

Quantencomputer verwenden spezielle Quantenalgorithmen, um komplexe Probleme zu lösen. Einer der bekanntesten Quantenalgorithmen ist der Shor-Algorithmus, der zur Faktorisierung großer Zahlen verwendet wird. Durch die gleichzeitige Verarbeitung von Informationen und die Ausnutzung der Verschränkung können Quantencomputer komplexe Berechnungen deutlich schneller durchführen als herkömmliche Computer.

Beispiel des Shor Algorithmus

Der Shor-Algorithmus ist ein bedeutender Quantenalgorithmus, der verwendet wird, um große Zahlen zu faktorisieren. Angenommen, wir möchten die Zahl 21 faktorisieren, also die beiden Primfaktoren finden, aus denen sie besteht.

1. Vorbereitung

Wir wählen eine zufällige Zahl a (größer als 1 und kleiner als 21) als Ausgangspunkt. Nehmen wir der Einfachheit halber a = 2. Nun überprüfen wir, ob a und 21 teilerfremd sind, also keinen gemeinsamen Teiler haben. Wenn sie einen gemeinsamen Teiler hätten, könnten wir bereits den Primfaktor finden und wären fertig. In unserem Fall sind 2 und 21 teilerfremd.

2. Quantenüberlagerung

Wir erstellen ein Qubit-Register, das aus n Qubits besteht, wobei n die Anzahl der Stellen in der Binärdarstellung der Zahl 21 ist. In unserem Fall sind es 5 Qubits, da die Binärdarstellung von 21 „10101“ ist. Diese Qubits werden in den Superpositionszustand gebracht, in dem sie gleichzeitig alle möglichen Zustände repräsentieren. Dies ermöglicht es uns, parallele Berechnungen durchzuführen.

3. Quantenfunktion anwenden

Wir wenden eine Quantenfunktion auf das Qubit-Register an, die den Zustand des Registers gemäß der Funktion f(x) = a^x mod 21 ändert. Dabei steht x für die Binärdarstellung der Zahlen 0 bis 2^n-1 (also von 0 bis 31 in unserem Fall). Diese Funktion berechnet a^x und nimmt den Rest bei der Division durch 21.

4. Quanten-Fouriertransformation

Wir wenden eine Quanten-Fouriertransformation auf das Qubit-Register an, um die Frequenzen der Zustände zu analysieren. Durch die Fouriertransformation können wir die Periodenlänge der Funktion f(x) erkennen. Die Periodenlänge gibt uns wichtige Informationen über die Faktorisierung der Zahl 21.

5. Auswertung der Messergebnisse

Wir messen das Qubit-Register und erhalten eine bestimmte Zustandsfolge. Anhand dieser Zustandsfolge können wir die Periodenlänge bestimmen. Die Periodenlänge gibt uns Hinweise auf die Primfaktoren von 21.

In unserem Beispiel könnte die Messung ergeben, dass die Periodenlänge 6 ist. Basierend auf diesem Ergebnis können wir die Primfaktoren von 21 bestimmen. Da die Periodenlänge gerade ist, können wir eine einfache mathematische Berechnung durchführen, um die Faktoren zu finden.

Um die Primfaktoren von 21 basierend auf einer Periodenlänge von 6 zu berechnen, verwenden wir eine einfache mathematische Beziehung. Wenn die Periodenlänge (in diesem Fall 6) gerade ist, nehmen wir 2 hoch (Periodenlänge/2) und addieren 1. Das Ergebnis ist ein möglicher Kandidat für einen Primfaktor von 21.

In diesem Fall erhalten wir 2^(6/2) + 1 = 2^3 + 1 = 8 + 1 = 9.

Jetzt prüfen wir, ob 9 ein Teiler von 21 ist. Da 9 nicht gleich 21 ist, müssen wir weiter nach einem anderen Kandidaten suchen. Wir versuchen den nächsten möglichen Kandidaten, indem wir 2^(6/2) – 1 berechnen.

Das ergibt 2^3 – 1 = 8 – 1 = 7.

Da 7 ein Primfaktor von 21 ist, haben wir nun beide Primfaktoren gefunden. Die Faktoren von 21 sind 7 und (21 / 7) = 3.

Daher sind die Primfaktoren von 21: 7 und 3.

Insgesamt ist der Shor-Algorithmus ein komplexer Algorithmus, der auf den Prinzipien der Quantenmechanik basiert. Er nutzt die Eigenschaften von Quantencomputern, um Faktorisierungsprobleme deutlich schneller zu lösen als herkömmliche Computer.

 

Trotz des enormen Potenzials stehen Quantencomputer vor einigen Herausforderungen. Eine davon ist die Störungsanfälligkeit gegenüber Umgebungseinflüssen, die als Quantenrauschen bezeichnet wird. Forscher arbeiten intensiv daran, Fehlerkorrekturverfahren zu entwickeln, um diese Probleme zu lösen und Quantencomputer zuverlässiger zu machen.

Die Zukunft der Quantencomputer ist vielversprechend. Die Fortschritte in der Forschung und Entwicklung könnten zu bedeutenden Durchbrüchen in der Kryptographie, der Optimierung komplexer Systeme, der Medikamentenentwicklung und vielen anderen Bereichen führen. Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Regierungen investieren intensiv in die Weiterentwicklung dieser Technologie, um ihr volles Potenzial zu erschließen.

Fazit

Quantencomputer sind faszinierende Maschinen, die auf den Prinzipien der Quantenmechanik basieren. Durch die Nutzung von Quantenüberlagerung können Rechenvorgänge weiter beschleunigt werden. Schnittstellen fortschrittlicher Quantencomputer mit verschränkten Qubits werden ohne Zeitverzögerung die Daten übertragen. Die zu einem effektiv arbeitenden, verteilten Quantencomputer dazugehörende Quantenkommunikation ist in China am weitesten fortgeschritten. Die Eliten des Westens investieren hauptsächlich in Krieg, Raub, Massenmord, Unterdrückung mit Abschaffung der Menschenrechte.

 

 

News zum Weltquantentag (14.04.2023)

Das Institut der Physik und IOP Publishing feierten am 14.04.2023 den Weltquantentag. Das IOP Publishing wird auch IOPP genannt und stellt öffentlich seine Quantensammlung für die Forschung zur Verfügung.

Die Quantentechnologie entwickelt sich rasch und ähnlich wie bei der künstlichen Intelligenz gibt es neue Felder, wie die Quantenmeteorologie und die Quantenchemie.

Dieses Jahr gab es zwei Preisträger in der Quantenforschung. Die Preisverleihung findet am 25. Mai 2023 statt.

Annabelle Bohrdt von der Universität Regensburg erhielt den International Quantum Technology Emerging Researcher Award. Frau Bohrdt fand neue Ansätze zur Analyse stark korrelierter Quantenmaterie mit Hilfe von Schnappschüssen von Quantenzuständen.

Feihu Xu von der University of Science and Technology of China gewann den International Quantum Technology Early Career Scientist Award für seine hervorragenden Beiträge bei Quantenkommunikation, der Hochgeschwindigkeit-Quantenkommunikation und von Quantennetzwerken. Dazu gehört auch der wichtige Ansatz über Sicherheit in der Quantenkryptographie, der aus meiner Sicht ein wichtiger Schritt zu zukünftiger, sicherer Kommunikation darstellt.

Ich gratuliere beiden Preisträgern zu Ihren hervorragenden Leistungen.

Warum sind diese Entwicklungen wichtig?

Weil hier in den letzten Jahren eine bahnbrechende Weiterentwicklung stattfand. Im Jahr 2020 konnte China die Reichweite bei der Quantenkommunikation verzehnfachen und auf 1.120 Kilometer ausweiten.

Durch die Quantenkryptographie und den Kommunikationsstrecken ohne Verzögerung wird es dem globalen Süden möglich sein, ein globales Neo-Internet aufzubauen, das dem heutigen Internet um Welten überlegen sein wird.