Wie schnell sind Qbits?
Guten Abend,
ich befasse mich momentan intensiv mit dem Thema Quantencomputer, da ich diese Woche noch einen Vortrag dazu halten werde. Ich möchte eine Formel, mit welcher ich zeigen kann, wie viel schneller Qbits als Bits sind. Qbits habe ich dabei so verstanden, dass diese in ihrer Superposition zwei verschiedene Werte annehmen könnten 0 und 1. Des Weiteren können sie miteinander verschränkt sein, was diesen Effekt exponentiell verstärkt. Trotzdem heißt es immer Qbits können 2^n viele Bit-Zustände annehmen, was jedoch genauso viele wären, wie normale Bits oder? Auf einer Info-Seite http://www.quantencomputer-info.de/quantencomputer/quantencomputer-einfach-erklaert/ habe ich noch eine andere herangehensweise gefunden.
Hier wurde gesagt, dass es 256 Bits bedürfte um 1 Qbit darzustellen. Dieser Wert würde sich mit jedem Qbit verdoppeln. Daraus habe ich dann folgende Formel abgeleitet: 256*2^(n-1). Trotzdem bin ich mir jetzt nicht sicher, welche ich für den Wow-Effekt verwenden soll.
Vielleicht verstehe ich die erste Formel 2^n auch falsch und die angezeigten Bit-Zustände stehen für die gleichzeitig annehmbaren zustände, was natürlich deutlich schneller wären als Bits. Z.B. 2^3 Bits können zwar 8 Zustände annehmen, aber bilden halt nur einen wieder. 2^3 Qbits hingegen nehmen alle 8 Zustände gleichzeitig an und entscheiden sich dann für die richtige.
Ich hoffe ihr könnt mir da etwas Klarheit verschaffen
LG
3 Antworten
Der Zustandsraum eines QuBits hat unendlich viele Dimensionen. Das liegt daran, dass es
- unendlich viele unterschiedlich gedrehte Ebenen gibt, in denen es polarisiert sein kann, und
- in jede Messfrage die Richtung R der Polarisationsebene eingeht, nach der man frägt. Je nach Wert von R wird es für die beiden möglichen Antworten (die immer nur JA oder NEIN lauten können) unterschiedlich hohe Wahrscheinlichkeiten ihres jeweiligen Eintretens geben.
Wenn Journalisten schreiben, das QuBit könne zwei unterschiedliche Zustände gleichzeitig darstellen, dann ist damit gemeint, dass die Wahrscheinlichkeiten, eine konkrete Messfrage F(R) mit JA oder NEIN beantwortet zu bekommen, beide positiv sein können. Von den beiden denkbaren Zuständen, in denen sich das QuBit nach der Messfrage befindet, wird aber natürlich immer nur genau einer vorliegen.
Die Wahrscheinlichkeiten will, darf und kann man nicht beeinflussen (man möchte je schließlich eine "ehrliche", sprich nicht durch uns selbst verfälschte Lösung vorgeschlagen bekommen.
Richtig aber ist: Wo beide der möglichen Antworten beim Befragen eines QuBits positive Wahrscheinlichkeit haben, wird der Quantencomputer hin und wieder auch die deutlich weniger wahrscheinliche Antwort liefern. Aufs selbe Problem mehrfach angesetzt, wird er also gar nicht immer zum selben Ergebnis kommen. Man muss ihn das Problem schon mehrfach lösen lassen, und wenn sich dann herausstellt, dass er fast immer (wenn auch nicht immer) zu einer ganz bestimmten Lösung kommt, dann wird die Wahrscheinlich sehr hoch sein, dass sie die richtige ist.
Lies am besten folgende Seite:
https://www.galileo.tv/life/quantencomputer-einfach-erklaert/
Ein Quantencomputer rechnet millionenfach schneller als ein herkömmlicher PC. Rein theoretisch wäre er in der Lage, den Urknall zu simulieren. Der Grund hierfür: Ein Quantencomputer löst Rechenschritte parallel und nicht nacheinander wie normale Rechner.
Aber natürlich ist es keineswegs so, dass alle Quantencomputer mit gleicher Geschwindigkeit rechen: Je fortgeschrittener unsere Verfahren werden, mit denen man den Zustand ihrer QuBits hintereinander so abfragen kann, dass man das Ergebnis auch noch zur Kenntnis nehmen kann,. desto schneller rechnen sie (de facto, denn teheoretisch rechnen sie mit Lichtgeschwindigkeit). Zwei Beispiele:
- https://t3n.de/news/quantencomputer-jiuzhang-schneller-supercomputer-1343621/
- https://www.pcwelt.de/news/Google-Quantencomputer-D-Wave-2X-ist-100-Millionen-Mal-schneller-9893786.html
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Bitte beachte: Bis es frei programmierbare Quantencomputer geben wird, müssen Quantencomputer jeweils für spezielle Probleme maßgeschneidert konstruiert und mit herkömmlichen Computern gekoppelt werden. Der Quantencomputer führt dann die Berechnungen durch, bei denen er seine Stärke voll ausspielen kann und alles andere übernimmt der klassische Computer. Die kanadische Firma D-Wave baut seit etwas über 10 Jahren solche Misch-Computer. Mittlerweile sollen sie bis zu 2048 Qubits enthalten. Es handelt sich dabei aber um wenig flexible Systeme, die nicht frei programmierbar sind.
die angezeigten Bit-Zustände stehen für die gleichzeitig annehmbaren zustände, was natürlich deutlich schneller wären als Bits. Z.B. 2^3 Bits können zwar 8 Zustände annehmen, aber bilden halt nur einen wieder. 2^3 Qbits hingegen nehmen alle 8 Zustände gleichzeitig an und entscheiden sich dann für die richtige.
ist richtig, das andere mit 256 ist ausgedachter unsinn . jedenfalls quanten technisch , den bei den meisten qbits können nicht viele spins detectiert werden . und wenn dann wären es unendlich zustände weil es unendlich viele winkel geben könnte .
oder anders gesagt, bei bits sind die kombinationen zeitlich hintereinander wärend bei qbits die kombinationen gleichzeitig exisitieren :)
Könnte man daraus irgendwie eine Formel ableiten, um zu zeigen, wie viel schneller so und so viele Qbits gegenüber Bits sind?
Bei 8 Qbits müssten ja für jedes dieser Qbits 8 Weitere Zustände theoretisch da sein also 8^8 oder ist das quatsch?
Also kann ich mir das etwa so vorstellen, dass ein Input gegeben wird und aufgrund der unendlichen vielen Zustände, die ein Qubit haben kann, schon die richtige Lösung theoretisch direkt vorliegt und nur die Wahrscheinlichkeit, dass diese letztendlich bei mEssung auch zu betrachten ist, beeinflusst werden muss?