Mit grosser Begeisterung berichten viele Artikel über die Wunderdinge, die Quantencomputer eines Tages vollbringen können. Oft wird dabei verschämt eine grosse Schwäche der Quantencomputer verschwiegen, die ganz zentral mit den Quanteneigenschaften der elementaren Speicher- und Rechenelemente der Quantencomputer zusammenhängen: den Qubits.

Sehr viele praktische Probleme gehören der mathematischen Komplexitätsklasse P an, d.h. man kann mit "vernünftigem" Aufwand (der Rechenaufwand steigt höchstens mit einer Potenz der Problemgrösse) nachweisen, dass ein Lösungsvorschlag das Problem tatsächlich löst – aber man kennt keinen effizienten Weg, diese Lösungen mit "vernünftigem" Aufwand (der Rechenaufwand steigt höchstens mit einer Potenz der Problemgrösse) zu bestimmen. Ein Beispiel ist die Zerlegung grosser Zahlen in Primfaktoren, vor allem zur Verschlüsselung von Nachrichten. Quantencomputer sind in der Lage, einige dieser aufwändigen Probleme mit "vernünftigem" Aufwand zu lösen, indem sie ein paar "wahrscheinliche" Lösungen vorschlagen, die dann mit konventionellen Computern effizient überprüft werden können.

Nur bei den Qubits ist etwas ganz anders: Sobald man versucht, den Zustand eines Qubits zu bestimmen, dann erhält man bei dieser Messung nur ganz wenig Informationen. Die Messung reduziert den komplexen Quantenzustand auf ganz wenige Basis-Messzustände – meist sogar nur zwei – wie bei einem konventionellen binären Computer. Ein bisschen verschämt nennen Physiker diese Informations-Zerstörung einen "Wellenfunktions-Kollaps".

Aber wo steckt denn die Information über den komplexen Quantenzustand, der ja das Resultat der Quantencomputer-Berechnung darstellt? Sie ist in der Statistik zu finden, wenn man die Quantencomputer-Berechnung und die Resultat-Messung ganz oft wiederholt – oder in parallelen Recheneinheiten gleichzeitig durchführt. Das bedeutet tatsächlich, dass Quantencomputer nicht präzise rechnen können, und auf ein Quantencomputer-Excel könnte man sich schlicht nicht verlassen.

Damit stellt sich die zentrale Frage: Kann ein Quantencomputer, der keine präzisen Rechenresultate, sondern nur Wahrscheinlichkeitsverteilungen liefert, überhaupt nützlich sein?

Ja, tatsächlich, Quantencomputer können nicht genau rechnen – aber sie können helfen, einige ganz wichtige Probleme viel rascher als mit konventionellen Computern zu lösen. Sie werden nie Digitalcomputer ersetzen können. Aber sie werden eine mächtige und wertvolle Ergänzung in Spezialanwendungen.