| Die Quanteninformationstheorie hat in den vergangenen Jahrzehnten die Grundlagen zu einigen neuartigen und zum Teil außerordentlich spektakulären Anwendungen der Quantenphysik gelegt. Das größte Aufsehen hat dabei sicherlich die Entdeckung hervorgerufen, dass man mit Quantensystemen gewisse Berechnungen um viele Größenordnungen schneller als mit klassischen Systemen ausführen kann. So haben solche "Quantenrechner" die potenzielle Fähigkeit, z.B. kryptographische Standardverfahren zu brechen.
Ebenso wie für "normale" Rechner braucht man zur Programmierung von Quantenrechnern ein Programmiermodell und entsprechend angepasste Programmiersprachen. Seit wenigen Jahren wird daher die Frage diskutiert, ob bekannte, konventionelle Programmiermodelle ausreichen oder ob neuartige, alternative Modelle entwickelt werden müssen, die den Gesetzmäßigkeiten der Quantenphysik besser angepasst sind. Man kann einwenden, dass eine Diskussion solcher "Quantenprogrammiermodelle" und "Quantenprogrammiersprachen" (quantum programming languages, kurz QPLs) noch verfrüht ist, denn Quantenrechner einer sinnvoll verwendbaren Größe gibt es zur Zeit nicht und insbesondere solche, auf denen heutige kryptographische Verfahren gebrochen werden könnten, werden allenfalls in Jahrzehnten erwartet.
Es gibt mindestens zwei Gründe, trotzdem bereits heute über diese Thematik nachzudenken. Zum einen kann man Quantenrechner auf konventionellen Rechnern simulieren, wenn auch im allgemeinen nicht effizient. Man kann daher unter Einsatz eines solchen Simulators Quantenprogramme entwickeln und ausführen, eine Tatsache, die auch von didaktischem Interesse ist. Zum anderen werden in naher Zukunft bedeutsame Anwendungen erwartet, die auf wesentlich kleineren Quantenrechnern laufen wie z.B. die Simulation komplexer Systeme, eine Anwendung, die u. a. für die pharmazeutische Industrie von Interesse sein kann bei der Synthese neuer Substanzen.
Der Vortrag soll einen Überblick geben über die aktuell diskutierten Versuche, traditionelle Informatikkonzepte durch neuartige, der Quantenphysik spezifisch angepasste Konzepte zu ergänzen.
Der Vortrag wird einen allgemeinen Überblick über dieses Gebiet geben. Vorkenntnisse in Quantenphysik werden nicht vorausgesetzt. |
