Quanten­computer

Dieser Beitrag liefert einen prägnanten Überblick über die physikalischen Konzepte, experimentellen Realisierungen und algorithmischen Potenziale von Quantencomputern sowie der Quantenkryptographie. Nach einer Abgrenzung zur klassischen, irreversiblen Informationsverarbeitung werden die quantenmechanischen Grundlagen von Qubits eingeführt. Zur physikalischen Umsetzung werden etablierte Architekturen wie Ionenfallen und NMR-Systeme analysiert und halbleiterbasierte Festkörperkonzepte (Donatoren in Silizium, Quantendots) als skalierbare Alternativen diskutiert. Die theoretische Überlegenheit von Quantenrechnern wird anhand zentraler Algorithmen quantifiziert, darunter Shors polynomielles Faktorisierungsverfahren und Grovers Suchalgorithmus. Abschließend wird die abhörsichere Kommunikation mittels Quantenschlüsselverteilung (QKD) am Beispiel des B92-Protokolls erörtert, wobei technologische Herausforderungen der optischen Implementierung durch Einzelphotonendetektion aufgezeigt werden.