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Donnerstag, 02.09.2010















Überblick
Das Wichtigste in Kürze

  • Computerbauteile werden immer kleiner und leistungsfähiger. Doch der rasanten Miniaturisierung der Siliziumtechnologie sind Grenzen gesetzt. Unterhalb einer gewissen Größe beginnen so genannte Quanteneffekte zu wirken, die wie „Lecks“ in den Schaltkreisen wirken.


  • Der Quantenrechner könnte nach Ansicht vieler Wissenschaftler hier Abhilfe schaffen. Seine Bauteile sind Atome oder Photonen, die den ganz eigenen Gesetzen der Quantenwelt gehorchen. Sie haben nicht nur die Wahl zwischen "Null" und "Eins", sondern können zur gleichen Zeit auch alle Zustände dazwischen einnehmen.


  • Diese Parallelität erlaubt es einem Quantencomputer, eine Million Kalkulationen in der Zeit durchzuführen, in der ein Desktopcomputer gerade einmal eine einzige schafft.


  • Der erste modellhafte Quantenrechner aus fünf Qubits wurde im Jahr 2000 vorgestellt. Bis zu einer Realisierung von größeren, einsatzfähigen Quantncomputern muss jedoch noch viel Forschungsarbeit geleistet werden.


  • Als andere Alternative zu Siliziumbasierten Rechnern gelten Computer auf der Basis von Biomolekülen. Geforscht wird dabei sowohl an DNA-Computern, als auch an Biomolekülen wie Enzymen und sogar ganzen Bakterienzellen.


  • Die Fähigkeit zur Rekombination der DNA nutzend, wurde sie bereits zur Lösung einer Aufgabe, des so genannten „Städteproblems“ eingesetzt. Mit Erfolg und dank paraller Rechenweise schneller als ein herkömmlicher Computer.


  • Zwar gilt das System noch als sehr fehleranfällig und kompliziert, doch eines Tages könnte ein DNA Rechner als Hochleistungsmaschine mit speziellen Aufgaben eingesetzt werden.


  • Eine dritte Strategie für einen Computer der Zukunft ist das Rechnen mit Licht. Statt Elektronen sind dabei Photonen die Träger der Information. Sie werden schon heute in Glasfaserkabeln zur Datenübertragung genutzt.


  • Optische Computer könnten die Geschwindigkeit von Datenverarbeitung und Datennetzen auf Trillionen Bits pro Sekunde erhöhen und wäre, da ungeladene Teilchen, relativ störungsfrei.


  • Nocch allerdings gibt es Hürden: Die bisherigen experimentellen optischen Computerbauteile brauchen extrem viel Energie. Es fehlt an geeigneten nonlinearen Materialien, die mit Licht interagieren und dadurch dessen Eigenschaften verändern.
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Stand 16.10.2001
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