Die Quantenmechanik bietet neue Möglichkeiten für Algorithmen.
von Georg Gesek
Die Computer in unserem Alltag sind sogenannte Turing-Maschinen, benannt nach dem englischen Mathematiker und Computerpionier Alan Mathison Turing. Diese Rechenmaschinen zeichnen sich dadurch aus, Zahlen, welche in unseren heutigen Systemen binär dargestellt werden, als Befehle für die Manipulation von Daten, welche wiederum andere Zahlen darstellen, zu verstehen.
Damit gelingt es heute, sehr leistungsfähige Computer zu bauen, die mittels eines Programm-Codes binäre, also aus bloß 2 Zeichen, z. B. 0 und 1, zusammengesetzte Daten sehr schnell manipulieren können. Diese Manipulationen nennen wir logische Verknüpfungen oder auch Gatter, wenn wir vom physikalischen Aufbau dieser Recheneinheiten sprechen.
Ein sehr oft eingesetztes Beispiel ist das NAND-Gatter, welches aus zwei Eingangszuständen einen Ausgangszustand erzeugt. Nachdem es sich dabei um binäre Zustände, sogenannte Bits (Kunstwort aus „binary digit“) handelt, ergibt sich ein Eingangsmuster mit 4 Möglichkeiten (0/0; 0/1; 1/0; 1/1), wogegen der Ausgang bloß 2 mögliche Zustände (also entweder 0 oder 1) besitzt. Im Falle des NAND-Gatters ist der Ausgangszustand immer 1, es sei denn, beide Eingangszustände sind 1, in dem Fall wird der Ausgang zu 0 („Not AND“-Verknüpfung). Daher lassen sich Rechenoperationen mit logischen Gattern in Turing-Maschinen in der Regel nicht mehr umkehren, da Information verloren geht. Genauso lässt sich auch der Datenspeicher löschen…
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