Vom Bit zum Qubit
摘要
Das englische Wort Bit steht für binary digit, also Binärziffer oder Dualzahl. Ein Bit kann einen von zwei Werten annehmen, 0 oder 1. Mit mehreren Bits lassen sich die Binärzahlen aufbauen. Ein Bit ist gleichzeitig die Informationseinheit in unseren aktuellen Computern. Physisch entspricht das einer Art Elementarzelle, in der entweder eine 0 oder eine 1 abgespeichert werden kann. Zahlen, Zeichen und Buchstaben sind in einem Computer im Binärcode abgelegt. Binärzahlen können addiert und subtrahiert werden. Ein Prozessor arbeitet mit großer Geschwindigkeit Binärwerte sequentiell ab. Damit kann gerechnet werden, es können Bilder bearbeitet, Töne erzeugt und damit Informationen aller Art übertragen werden. Diese Informationen können beliebig kopiert und vervielfältigt werden. Das Wort Qubit kommt von Quantenbit. Diese bilden die Elementarzellen eines Quantencomputers. Sie unterscheiden sich jedoch fundamental von herkömmlichen Bits. Ein Qubit stellt ein quantenmechanisches Zweizustandssystem dar, wie z. B. ein Spin- \(\frac{1}{2}\) -System oder ein Photon mit definierter Polarisation. Einem Qubit stehen daher wesentlich mehr Zustände zur Verfügung als nur die beiden Zustände eines klassischen Bits. Darüber hinaus können Qubits miteinander verschränkt sein. Dies führt zu einer gänzlich neuen Art der Datenverarbeitung (Quantum Data Processing) und ermöglicht neuartige Algorithmen, die mit herkömmlichen Computern kaum verwirklicht werden könnten.