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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Quantencomputer - der richtige Zeitpunkt macht's aus |
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| | | Was nützt der schnellste Rechner, wenn der Zugriff auf die Ergebnisse alle Informationen, die zu diesem Zeitpunkt vorhanden sind, zerstört? Ein Quantencomputer könnte zwar Rechenvorgänge, für die herkömmliche Computer mehrere Tage benötigen, bereits in wenigen Sekunden erledigen, allerdings ist das Ergebnis nur zu einem bestimmten Zeitpunkt ablesbar. |
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Sebastian Maurer von der Stanford University und Kollegen haben nun mit Hilfe der so genannten Portfoliotheorie der Wirtschaftsmathematik eine Möglichkeit gefunden, den günstigsten Zeitpunkt zu bestimmen. Ihre Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der Physical Review Letters (Nr. 87, 257901) veröffentlicht.
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Die Tücken der Quantenmechanik |
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Mit den Entwicklungen im Bereich der Quantenmechanik und Nanotechnologie scheinen die Weichen für eine neue Computergeneration gestellt.
Eine um das Milliardenfache gesteigerte Rechenleistung gegenüber den heutigen Computern eröffnet neue Perspektiven, stellt die Experten aber auch vor neue Probleme. Denn auch für den Quantencomputer gilt: Die Gesetze der Quantenmechanik sind tückisch.
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Schrödinger als Begründer der Quantenmechanik
Die Quantenmechanik wurde von dem österreichischen Wissenschaftler Erwin Schrödinger Mitte der 20er Jahre des 20. Jahrhunderts entwickelt. Sein bedeutendster Beitrag lag in der Entwicklung der nach ihm benannten Gleichung. Es handelt sich dabei um eine nicht-relativistische Bewegungsgleichung für ein quantenmechanisches System. Schrödinger teilte sich 1933 den Nobelpreis für Physik mit dem britischen Physiker Paul Adrien Maurice Dirac für seinen Beitrag zur Entwicklung der Quantenmechanik. |
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 Erwin Schrödinger |
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Ergebnis zum richtigen Zeitpunkt ablesen |
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Sieht man beispielsweise nach, ob ein Quantencomputer eine Rechnung bereits beendet hat, so zerstört man damit alle Informationen, die zu diesem Zeitpunkt im Computer vorhanden waren. Falls das Ergebnis bereits feststand und es auch abgelesen werden konnte, scheint alles in bester Ordnung.
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Ungeduld - ein Datenkiller |
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Fatal ist es aber, wenn der Rechenvorgang noch nicht abgeschlossen war, denn dann ist die bisherige Rechenzeit verloren und man muss wieder von vorne beginnen.
Verantwortlich dafür ist der so genannte "Kollaps der Wellenfunktion": In dem Moment, in dem ein quantenmechanischer "Zustand" beobachtet wird, verändert sich dieser sogleich.
Die bisherigen Informationen werden dadurch zerstört, und der unterbrochene Rechenvorgang kann nicht mehr fortgesetzt werden.
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Risikominimierung mit Portfoliotheorie |
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In Anlehnung an die Portfoliotheorie der Wirtschaftmathematik haben Maurer und seine Kollegen eine Technik entwickelt, die es ermöglicht sowohl den Zeitpunkt als auch die zu erwartenden Änderungen des Ergebnisses zu bestimmen.
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Erwartungswert, Risiko und Nutzen
Harry M. Markowitz hat in den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts mit seiner "Portfolio Selection Theory" die Grundlage für eine neue Forschungsdisziplin geschaffen. Diese beschäftigt sich mit der Anwendung mathematisch-statistischer Prinzipien zur Depot-Optimierung. Markowitz gelang es, den wissenschaftlichen Nachweis über die positive Auswirkung von Diversifikation, d.h. die Streuung der angelegten Gelder über mehrere Anlageobjekte, auf das Risiko des Gesamtportfolios zu erbringen. Dies ist eine Grundregel, die heute jeder Investor und Anlageberater als selbstverständlich erachtet.1990 erhielt Markowitz für seine Forschung auf dem Gebiet der Investmenttheorie den Nobelpreis für Wirtschaftswissenschaften. |
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Harry M. Markowitz |
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Auf dem Weg in eine serienfähige Zukunft? |
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Da bei Quantencomputern die Information nicht wie bisher üblich über Magnetköpfe oder Laserlicht auf ein Medium gebannt wird, sondern einzelne Quanten als Träger der Information dienen, ist die Möglichkeit einer Bestimmung des günstigen Ablesezeitpunkts ein weiterer Schritt in Richtung Verwirklichung einer serienfähigen Zukunftstechnologie.
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Mehr zur Quantentheorie und -computer auf Science.orf.at
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01.01.2010 |
