In diesem Glossar findest du eine Auswahl grundlegender Begriffe aus der Welt des Quantencomputings und eine kurze Erklärung ihrer Bedeutung.
Qubit
Das Qubit ist das quantenmechanische Äquivalent des klassischen Bits. Es kann nicht nur die Zustände 0 und 1 annehmen, sondern auch Überlagerungen (Superposition) aus beiden Zuständen gleichzeitig.
Superposition
Die Superposition beschreibt die Möglichkeit, dass ein Qubit mehrere Zustände gleichzeitig einnimmt. Erst durch eine Messung kollabiert der Zustand auf 0 oder 1.
Verschränkung
Verschränkte Qubits sind miteinander verbunden, sodass der Zustand des einen Qubits den Zustand des anderen sofort bestimmt – unabhängig von der Entfernung. Dieses Phänomen ermöglicht bestimmte Quantenprotokolle und schnelle Korrelationen.
Quanten‑Gatter
Quanten‑Gatter sind die grundlegenden Operationen in einem Quantenalgorithmus. Sie manipulieren Qubits, ähnlich wie logische Gatter bei klassischen Computern. Beispiele sind das Hadamard‑ und das CNOT‑Gatter.
NISQ
Die Abkürzung steht für „Noisy Intermediate‑Scale Quantum“ und beschreibt die aktuelle Generation von Quantenprozessoren mit einer begrenzten Anzahl von Qubits und ohne vollständige Fehlerkorrektur.
Quantenfehlerkorrektur
Da Qubits sehr anfällig für Störungen sind, werden Fehlerkorrekturverfahren entwickelt, um logische Qubits aus vielen physischen Qubits zu bilden. Bekannte Codes sind der Surface Code und der Color Code.
Quantum Supremacy
Der Begriff bezeichnet den Meilenstein, bei dem ein Quantencomputer eine spezifische Aufgabe schneller löst als jeder bekannte klassische Computer. Googles Sycamore‑Chip erreichte dies 2019 bei einer speziellen Zufallsberechnung.
Variationale Quantenalgorithmen
Diese hybriden Algorithmen kombinieren klassische Optimierung mit parametrisierten Quantenschaltkreisen. Beispiele sind der Variational Quantum Eigensolver (VQE) zur Berechnung von Energiezuständen und der Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) für Optimierungsprobleme.
Dieses Glossar wird fortlaufend erweitert, wenn neue Begriffe hinzukommen oder Definitionen präzisiert werden.