Wenn die Arbeit am Computer fasst geschafft ist, ist genau das der Horrormoment: Der Bildschirm friert ein, der Mauszeiger dreht sich und nichts geht mehr. Genau das droht nun auch Quantencomputern – allerdings aus einem ganz anderen Grund.
Quantencomputer sollen Aufgaben lösen, für die selbst heutige Supercomputer zu langsam sind. In Zukunft können sie helfen, Lieferketten zu optimieren oder Moleküle für neue Medikamente zu simulieren. Die Recheneinheiten eines Quantencomputers heißen Qubits. Je mehr Qubits ein Quantencomputer besitzt, desto leistungsfähiger soll er werden. Forschende des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) beschreiben nun ein Problem, das Rechenprozesse im Extremfall nahezu zum Stillstand bringen kann.
Kleine Störungen, große Wirkung
Trotzdem lassen sich Störungen nie vollständig vermeiden. Je mehr Qubits miteinander verbunden werden, desto empfindlicher reagiert das System auf kleinste Einflüsse aus der Umgebung. Genau dann tritt der sogenannte Quantum-Zeno-Effekt auf. Schon winzige Störungen wirken wie eine unerwünschte Kontrolle und unterbrechen den Rechenprozess. Im Extremfall kommt die Berechnung nahezu vollständig zum Stillstand.
Ein Kuchen macht das anschaulich. Öffnet jemand ständig die Ofentür, bleibt der Kuchen flach. Genauso unterbricht jede Störung den Quantenzustand, bis der Rechner sein Ziel verfehlt.
Ganz schutzlos sind die Forschenden dem Effekt jedoch nicht ausgeliefert. Eine Möglichkeit ist die sogenannte Spin-Echo-Methode. Dabei helfen kurze elektrische oder magnetische Impulse, Störungen teilweise wieder auszugleichen und die Qubits besser von ihrer Umgebung abzuschirmen. Leistungsfähige Quantencomputer brauchen künftig also nicht nur mehr Qubits. Ebenso wichtig ist es, sie möglichst gut vor kleinsten Störungen aus ihrer Umgebung zu schützen.
Originalveröffentlichung:
N. Ahmadiniaz, D. Kraft, G. Schaller, R. Schützhold: Quantum Zeno effect versus adiabatic quantum computing and quantum annealing, in New Journal of Physics (2026)
