Marc der Pizzalieferant und der Helfer aus der Zukunft

Stellen wir uns mal folgendes Szenario vor:

Marc, 26, ist Lieferant in einem kleinen Pizzaladen. An einem Vormittag kommen drei Bestellungen von drei unterschiedlichen Kunden rein. Diese Kunden wohnen alle in verschiedenen Orten. Wir nennen die Orte mal Ort A, Ort B und Ort C.

Marc macht sich nun auf den Weg, um die Bestellungen an die Kunden zu liefern. Er steigt auf sein kleines Mofa und will die Route planen, doch er stößt auf ein Problem:

Welche Route ist die beste? Mit welcher Route spart Marc sich am meisten Zeit und/oder Benzin?

Es gibt insgesamt 6 verschiedene Routen die Marc abfahren kann:

1. ABC, 2. ACB, 3. BCA, 4. BAC, 5. CAB, 6. CBA

Jetzt nehmen wir an, dass Marc einen herkömmlichen Computer für den Vergleich der Routen benutzt. Für die Berechnung einer Möglichkeit soll der Computer 5 Sekunden benötigen. Da der Computer sequentiell arbeitetet, also die Berechnungen nacheinander ausführt, hat Marc nach 30 Sekunden das gewünschte Ergebnis der optimalen Route.

So weit so gut, aber wieso das alles?

Stellen wir uns mal vor, Marc führt diese Berechnung mit einem Quantencomputer durch, also dem "Helfer aus der Zukunft". Was würde sich dann ändern?

Marc hätte das Ergebnis in nur 5 Sekunden!

Wie soll das denn gehen? 

Anders als ein normaler Computer muss ein Quantencomputer die Rechenschritte nicht alle nacheinander ausführen, sondern kann alle Kombinationen gleichzeitig ausrechnen. Mann kann sich das so vorstellen, als hätte der Quantencomputer im Vergleich zum normalen Computer, viele kleine Helferlein, die er gleichzeitig losschicken kann, um alle Möglichkeiten zu prüfen. Der Quantencomputer erkennt sofort, welche Route die optimale ist. Er muss im Gegensatz zu einem herkömmlichen Computer nicht alle Routen miteinander vergleichen.

Toll, jetzt hat man sich 25 Sekunden gespart, oder wie?

Das hat man ja, aber stellt euch vor, Marc müsste die Pizzen an vier verschiedene Orte liefern. Hier sind es schon 24 verschiedene Möglichkeiten, die miteinander verglichen werden müsen. Der Computer würde für diese Rechenschritte also 120 Sekunden brauchen. Wir gehen noch weiter, und erhöhen die Anzahl der Orte auf zehn. Die Möglichkeiten hier betragen sage und schreibe 3.628.800! Also bräuchte der Computer 18.140.000 Sekunden (ca. 50 Stunden) und unheimlich viele Rechenschritte, um die optimale Route auszurechnen.

Die verwendeten Parameter sind dabei natürlich nur willürlich gewählt und entsprechen nicht den tatsächlichen Rechenzeiten eines Computers. Das eigentliche Ziel dieses Beispiels soll verdeutlichen, wie groß der Nutzen von Quantencomputern sein könnte, jedoch befindet sich diese Technologie noch in den Kinderschuhen und es wird sicherlich einige Jahre, wenn nicht Jahrzehnte dauern, bis diese realisiert wird.