Wähle einen Versuch. Stelle deine Frage, starte die Simulation und entdecke, was das Ergebnis bedeutet. Die Live-Rechnungen laufen auf unserem i9 – ohne Anmeldung.
Sechs Räder. 1.000.000 mögliche Codes. Du legst einen Testcode fest, verdrehst die Räder und lässt unseren i9 danach suchen.
Dein Testcode: 314159
Ziehe die Zahlen mit Maus oder Finger nach oben oder unten. Oder nutze die Pfeilknöpfe. Mit der Tastatur gehen auch ↑, ↓ und die Zifferntasten.
Stelle deinen Wunschcode am offenen Schloss ein. Beim Schließen merken wir uns diesen Testcode als Prüfregel.
Der Rechenhelfer ist gerade nicht erreichbar. Du kannst das Schloss trotzdem einstellen.
Echte Quanten-Simulation. Dein Code. Unser Rechner. Unser i9 berechnet Grovers Quantenprogramm mit 20 Such-Qubits auf allen zehn Rechenkernen. Sobald das Ergebnis bestätigt ist, rasten die Zahlen auf dem gefundenen Code ein und dein virtuelles Schloss öffnet sich.
Das Schloss ist virtuell, die Berechnung echt: Auf unserem normalen Rechner läuft eine mathematische Simulation des Quantenprogramms. Bitte wähle einen erfundenen Testcode; er wird zum Berechnen an unseren Server übermittelt.
Du hast den Testcode selbst festgelegt. Daraus entsteht die Prüfregel für unser Quantenprogramm. Grovers Algorithmus verstärkt dann die Chance auf den passenden Messwert. Für eine unbekannte echte PIN bräuchten wir erst eine geeignete Prüfregel; dieses Lernschloss ist keine Methode, reale Schlösser zu öffnen.
Das Schloss hat 1.000.000 gültige Codes von 000000 bis 999999. 20 Such-Qubits bilden 1.048.576 Bitfolgen ab; die übrigen 48.576 sind keine gültigen Codes. Unser spezialisierter C++-Simulator berechnet alle 1.048.576 Möglichkeiten mit 804 Grover-Runden. Er braucht dafür kein zusätzliches Hilfsqubit. Der häufigste gemessene gültige Code muss mit der Prüfregel übereinstimmen, sonst bleibt der Verschluss geschlossen.
Die ideale Trefferchance pro Messung liegt bei rund 99,99998 Prozent, nicht bei garantierten 100 Prozent. Der vollständige Zustandsvektor belegt 16 MiB bei doppelter Genauigkeit; das gesamte Programm benötigt zusätzlich Speicher. Die Rechnung nutzt alle zehn Rechenkerne des i9 mit AVX2-Befehlen. Das Ergebnis ist dabei Bit für Bit dasselbe wie mit einem einzigen Kern.
Mehr Ziffern bedeuten vor allem mehr Rechenarbeit: In jeder der 804 Runden berechnet die Simulation alle 1.048.576 Möglichkeiten neu. Das dauert rund eine Zehntelsekunde. Ein gewöhnliches Programm, das die Codes der Reihe nach mit derselben Prüfregel vergleicht, wäre hier früher fertig. Die Simulation zeigt, wie das Quantenprogramm arbeitet. Sie ist kein Geschwindigkeitsrekord und kein Quantenvorteil.
Die Räder zeigen keine nacheinander getesteten Quantencodes. Ihre schnelle Bewegung überbrückt das Warten auf das Ergebnis; die anschließende Zeitlupe macht den Treffer sichtbar. Beide sind Gestaltung, keine Messung der Rechengeschwindigkeit. Bei reduzierter Bewegung erscheint das Ergebnis direkt.
Vier kleine Quantenprogramme. Du tippst, was rauskommt. Dann simuliert unser i9 mit RTX 3090 die Schaltung und zieht daraus 2.048 Messergebnisse. Echte Rechenarbeit, ohne Anmeldung. Im Finale kannst du bis zu 12 Such-Qubits plus ein Hilfsqubit ausprobieren.
Das Qubit startet als 0, wie eine Münze, die mit Kopf oben auf dem Tisch liegt. Der Rechenschritt „H“ schnippt sie in die Luft: Jetzt sind 0 und 1 beide drin. Dann sieht der Rechner nach. Das macht er 2.048-mal, jedes Mal mit einer frischen Münze.
Das ist Superposition beim Nachsehen: Jede einzelne Antwort ist Zufall, die Chancen sind es nicht. Gleiche Chancen bedeuten ungefähr gleich viele, fast nie genau gleich viele.
Zweimal schnippen, ohne dazwischen nachzusehen: H und gleich noch einmal H. Zwei echte Münzwürfe hintereinander wären doppelter Zufall. Beim Qubit passiert etwas ganz anderes.
Die Möglichkeiten für 1 löschen sich wie Wellen gegenseitig aus, die für 0 verstärken sich. Genau dieser Trick sucht im Labyrinth den Ausgang. Zwei echte Münzwürfe könnten das nie.
Zwei Qubits wie die Zwillings-Münzen: H schnippt das erste in die Luft, der Schritt „Wenn-dann“ verbindet beide. Dann sehen wir bei beiden nach. Welche Paare kommen vor?
Das Zwillingspaar heißt Bell-Zustand. Jedes Qubit für sich ist reiner Zufall, zusammen sind sie immer gleich. Eine Nachricht lässt sich damit nicht schicken; den Zusammenhang sieht man erst beim Vergleichen.
Vier Verstecke, ein Schatz, du wählst das Versteck. Der Rechner markiert den Schatz mit dem Wellen-Trick und verstärkt ihn. Findet er ihn schon beim ersten Nachsehen?
Markieren dreht nur das Vorzeichen des Treffers, Verstärken lässt die anderen Möglichkeiten sich auslöschen. Bei vier Verstecken reicht eine Runde. Unten kommt dieselbe Idee mit 64 Verstecken.
Geschafft: von 6 auf 12 Such-Qubits auf demselben i9. Das sind 4.096 statt 64 mögliche Verstecke – ein 64-mal so großer Suchraum. Starte mit der kleinen Suche oder wähle gleich die neue Größe. Bei 12 Such-Qubits unterstützt ein zusätzliches Hilfsqubit die Rechnung. Grovers Quantenprogramm verstärkt die Trefferchance für dein Versteck in 6 Runden der gewählten Suche. Unser normaler Computer simuliert die Schaltung und zählt anschließend 2.048 Messergebnisse.
6 Such-Qubits · 64 mögliche Suchergebnisse · 6 Grover-Runden · 2.048 Messungen
2 hoch 6 ist 64: Ein Such-Qubit mehr verdoppelt die Anzahl möglicher Suchergebnisse. Ab 256 Verstecken nutzen wir außerdem ein Hilfsqubit wie einen wiederverwendbaren Notizzettel. Damit zerlegt Qiskit große Rechenschritte in weniger kleine Gatter. Es ist ein sparsamerer Aufbau desselben Grover-Algorithmus, kein neuer Suchtrick.
Für 64 Verstecke verwenden wir 6 Runden. Die Faustformel ist ungefähr π/4 mal √N. Dabei vergleichen wir Aufrufe einer Trefferprüfung, nicht Sekunden: Eine Grover-Runde besteht aus vielen Gattern. Die klassische Suche kann auf unserem normalen Rechner viel schneller sein als diese Simulation.
Du gibst das Ziel vor, damit wir eine bekannte Lösung prüfen können. Das Programm enthält dafür eine Trefferprüfung („Oracle“). Dies ist kein Beweis, dass wir unbekannte reale Daten schneller durchsuchen. Bei 4.096 Möglichkeiten haben wir in einem separaten Test den vollständigen simulierten Zustand mit der mathematischen Vorhersage verglichen.