Noch ist er Zukunftsmusik: Ein Computer, dessen Funktion auf quantenmechanischen Prinzipien beruht. Denn mit dem sogenannten Quantencomputer könnte man Berechnungen durchführen, die für klassische Computer gar nicht möglich wären.
Warum es noch keinen Quantencomputer gibt
Einen Quantencomputer zu bauen ist unheimlich kompliziert, bis jetzt hat es noch niemand geschafft. Doch ForscherInnen der Uni Wien ist es gelungen, quantenmechanische Prinzipien mit klassischen Programmen zu verbinden. Das Endprodukt ist selbstzerstörende Software, also ein Programm, das sich nach einmaligem Benutzen selbst zerstört.
„Wir benutzen die Quantenmechanik, um für erhöhte Sicherheit bei einer klassischen Berechnung zu sorgen“, erklärt eine der ForscherInnen Marie-Christine Röhsner. „Wir haben uns überlegt, wie man diese Sicherheitsaspekte ausnützen kann, schon bevor man einen vollständigen Quantencomputer hat.“
Die selbstzerstörende Software
Der Weg, den Röhsner und KollegInnen gefunden haben, ist die selbstzerstörende Software. Dafür kann man jegliche Form von Software verwenden. Der Computer ordnet die Informationen, die in dem Programm sind, in sogenannten Logikgattern an. Röhsner und das Forschungsteam haben eine Methode entwickelt, um diese Gatter in Quantenzustände zu codieren. Dadurch können sie die Gesetze der Quantenmechanik anwenden, ganz ohne Quantencomputer.
Eines dieser Gesetze besagt zum Beispiel, dass man Information, die man nicht kennt, nicht kopieren kann. Information zu kopieren ist mehr oder weniger die Grundfunktion jedes klassischen Computers, nicht aber so in der Quantenmechanik. Dieses Gesetz haben sich die ForscherInnen zunutze gemacht.
Die selbstzerstörende Software funktioniert so, dass Person A ein Programm – also nichts anderes als Information – verschickt. Person B kann die Information ein Mal messen – also lesen – um das Programm ausführen zu können. Diese Messung stört aber den Quantenzustand, wodurch das Programm kollabiert und kein zweites Mal gelesen werden kann.
„Das heißt, wer auch immer das Programm bekommt, kann durch eine weitere Messung das Programm nicht noch einmal ausführen, weil der Zustand verändert ist“, erklärt Röhsner.
Anwendungsmöglichkeiten
Verwenden kann man diese Methode für Situationen, in denen erhöhte Sicherheit beim Datenaustausch gewünscht ist. Eine konkrete Möglichkeit haben die ForscherInnen schon gefunden: Digitale Signaturen. Ihre Methode macht es möglich, dass Person A Person B einmalig die Vollmacht überträgt, einen Vertrag digital für Person A zu unterschreiben. Mit der Veröffentlichung ihres Papers in der Fachzeitschrift Nature erhoffen sich die PhysikerInnen, anderen WissenschaftlerInnen einen Denkanstoß zu liefern, um noch mehr Anwendungsmöglichkeiten zu finden.
Die selbstzerstörende Software ist also eine Möglichkeit, die Sicherheit einer Datenübertragung zu erhöhen, ohne, dass dafür ein Quantencomputer gebaut werden muss. Es stellt sich die Frage, warum das nicht auch ohne Quantenmechanik geht. Das liegt daran, dass der Grundstein von klassischer Software das Speichern von Information ist. Dadurch ist es bei klassischer Software von Natur aus möglich, sie mehrmals zu lesen und auch zu kopieren.
Die einzige Möglichkeit, selbstzerstörende Software herzustellen, wäre selbstzerstörende Hardware. Also ein Gerät, das sich selbst zerstört, indem es zum Beispiel explodiert. Doch auch das ist nicht so sicher wie die quantenmechanische Methode, erklärt Röhsner: „Das ist nicht nur unpraktisch, sondern es ist auch zweifelhaft, ob man es so bauen kann, dass es nicht auch umgangen werden kann.“
