Was ist Quantenrechnen?

Während klassische Information auf Bits basiert, die nur zwei Werte annehmen können, so hat Quanteninformation Qubits als Grundlage: ein Qubit verallgemeinert das Konzept des Bits, da es nicht nur zwei Werte annehmen kann, z.B. |0> und |1>, sondern auch „Superpositionen“ davon, also Vektorsummen wie |0> + |1> oder |0> - |1>. Dies ist eine radikal neue logische Eigenschaft, gänzlich unbekannt in der klassischen Informationsverarbeitung. Sie ermöglicht neue Arten logischer Gatter und Algorithmen, die in Quantenregistern arbeiten, geordneten Ansammlungen mehrerer Qubits.

Wenn auch die Berechnung eines vollständigen Quantenschaltkreises oder eines Quantenalgorithumus hoch nichtklassisch sein kann, so müssen doch sowohl Eingabe als auch Ausgabe klassische Information sein, also duch Bits kodiert. Dies ist offensichtlich, da wir durch Algorithmen Fragen beantworten wollen, die wir „klassisch“ haben, und die Information benötigen wir ebenfalls in klassischer Form, da nur so unsere Frage beantwortet wird.² Um die Ausgabe zu empfangen, muss das Quantenregister, oder Teile davon, gemessen werden. Eine Messung ist der einzige Weg, klassische Information aus Quantensystemen zu gewinnen.

Zusammengefasst bekommt ein Quantenrechner also Bits als Eingabe, arbeitet mit Qubits, und gibt Bits als Ausgabe.