Ein echter Quantencomputer
Die Quantenphysik der Hardware führt die Rechenschritte aus.
Willkommen im Quantenlabor
Das Unmögliche möglich machen.
Wir wollen Quantenprogramme auf einem normalen PC nutzbar machen und die Grenzen klassischer Simulation weiter verschieben.
Dafür entwickeln wir unseren Simulator auf einem Intel Core i9 mit RTX 3090 weiter. Wir testen ungewöhnliche Rechenwege und prüfen sie gegen etablierte Vergleichssoftware. Hier kannst du Quantenprogramme ausprobieren und unsere gemessenen Fortschritte verfolgen.
Im Forschungstest haben wir eine vollständige 35-Qubit-Schaltung auf unserem PC berechnet. Messwerte und Prüfungen
Ohne Anmeldung. Unser i9 simuliert die Quantenprogramme.
Stelle deinen Code am Schloss ein und starte die Suche. Über das Menü erreichst du die Grundlagen und unsere Forschung.
Dein Code. Unsere Suche.
Dein Fahrradschloss. Findet der i9 den Code?
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.
Warum kann die Suche meinen Code finden?
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.
Die Grundlagen
Was ist eigentlich ein Quantencomputer?
Ein Quantencomputer verarbeitet Informationen mit Quantensystemen, zum Beispiel einzelnen Atomen oder speziellen elektrischen Schaltungen. Seine Recheneinheiten heißen Qubits.
Ein gewöhnlicher Computer arbeitet mit Bits. Ein Quantenprogramm verändert dagegen einen gemeinsamen Quantenzustand. Dabei können sich Möglichkeiten wie Wellen verstärken oder auslöschen. Am Ende liefert eine Messung ein klassisches Ergebnis.
Unser Simulator
Unser normaler i9 berechnet ein mathematisches Modell dieser Schritte. So können wir Programme ausprobieren und prüfen, ohne einen Quantencomputer zu besitzen.
Beim Schloss hast du ein solches Programm gesehen. Jetzt gehen wir der Reihe nach durch seine Grundideen: ein Qubit, Wellen und gemeinsame Zustände. Die Vergleiche helfen beim Verstehen; sie sind keine vollständige Beschreibung der Physik.
Superposition · Der Münzvergleich
Vom Lichtschalter zum Qubit
Ein klassisches Bit hat den Wert 0 oder 1. Beim Qubit kann der Zustand eine Superposition beider Möglichkeiten sein. Die Münze hilft beim Einstieg: Eine Messung liefert ein Ergebnis, dessen Wahrscheinlichkeit wir berechnen können. Der Unterschied zum Münzwurf steckt in den Amplituden. Sie können sich wie Wellen verstärken oder auslöschen.
Mehr dazu: Was ist echt an dem Bild?
Echt ist: Vor dem Nachsehen tragen beide Möglichkeiten zur Rechnung bei, und das Nachsehen liefert immer nur eine davon. Wie oft Kopf und wie oft Zahl kommt, kann das Programm einstellen.
Nur ein Bild ist: die Drehung. Ein Qubit rotiert nicht wirklich. Und viele Qubits geben nicht „viele Antworten gleichzeitig“ aus. Das Nachsehen liefert immer genau eine Antwort.
Eine verdeckte Münze allein beschreibt diesen Unterschied nicht. Ein Qubit hat auch eine relative Phase. Mit passenden Rechenschritten verändert sie die Wahrscheinlichkeiten der späteren Messung. Diese Interferenz macht Superposition für Quantenprogramme nutzbar.
0 Kopf0 Zahl
Interferenz · Das Wellenbild
Wie Wellen eine Suche verändern
Die Animation vergleicht eine Suche Weg für Weg mit einem Wellenbild. Ein Quantenprogramm kann Amplituden so verändern, dass sich unerwünschte Ergebnisse abschwächen und ein gesuchtes Ergebnis verstärkt. Dafür braucht es eine passende Schaltung. Die vorgegebenen Animationszeiten sind keine gemessenen Rechenzeiten.
Normaler Computer: 0,0 sQuantencomputer: 0,0 s
Mehr dazu: Was steckt dahinter?
Amplituden können sich verstärken oder auslöschen. Ein Suchalgorithmus wie Grover nutzt diese Interferenz, um die Trefferwahrscheinlichkeit schrittweise zu erhöhen. Das Ergebnis ist nicht bei jeder Messung sicher. Wie gut die Suche funktioniert, hängt von der Aufgabe und den gewählten Rechenschritten ab.
Das Labyrinth erklärt die Idee, führt aber keinen Grover-Algorithmus aus. Einen berechneten Suchversuch findest du beim Zahlenschloss.
Normaler Computer: ein Weg nach dem anderenQuantencomputer: Welle in allen Gängen
Berlin
New York
0 von 0 Paaren gleich0 von 0 richtig vorhergesagt
Verschränkung · Die Zwillingsmünzen
Zwei Qubits, ein gemeinsamer Zustand
Jetzt zeigen zwei Münzen ein Bild für ein verschränktes Paar: eine in Berlin, eine in New York. In diesem Beispiel liefern Messungen in derselben Basis gleiche Ergebnisse. Jedes Ergebnis allein ist zufällig. Das Paar hat einen gemeinsamen Quantenzustand; es verschickt keine Nachricht. Gleiche Münzen zeigen einen Zusammenhang, beweisen allein aber noch keine Verschränkung.
Mehr dazu: Das Handschuh-Paar
Stell dir vor, jemand packt blind einen linken und einen rechten Handschuh in zwei Pakete. Eines geht nach Berlin, eines nach New York. Öffnest du in Berlin und findest den linken, weißt du sofort: In New York liegt der rechte. Daran ist nichts magisch. Das stand beim Einpacken schon fest.
Der Quanten-Unterschied zeigt sich erst beim Vergleich verschiedener Messeinstellungen. Verschränkte Zustände können Zusammenhänge zeigen, die kein lokales Modell mit vorher festgelegten Handschuh-Eigenschaften reproduziert. Unser Münzbild zeigt nur eine Messeinstellung, nicht diesen vollständigen Test.
Solche Bell-Tests unterscheiden Quantenkorrelationen von lokalen Modellen mit vorher festgelegten Ergebnissen. Für Experimente mit verschränkten Photonen und die Verletzung von Bell-Ungleichungen gab es 2022 den Physik-Nobelpreis. Eine Nachricht lässt sich damit nicht schneller als Licht übertragen.
Mehr dazu: Was ist echt an dem Bild?
Echt ist: Die Ergebnisse gehören zusammen, und der Abstand spielt keine Rolle. Das haben Experimente vielfach bestätigt.
Nur ein Bild ist: dass die eine Münze der anderen „Bescheid sagt“. Es gibt keine Nachricht dazwischen. Den Zusammenhang sieht man erst, wenn man beide Ergebnisse nebeneinanderlegt.
Wofür brauchen wir das?
Quantenprogramme für Moleküle und Materialien
Kälter als der Weltraum.
Forschende betreiben supraleitende Qubits in Kühlsystemen nahe dem absoluten Nullpunkt. Die goldene Struktur zeigt ein solches Kühlsystem. Andere Bauarten nutzen zum Beispiel Atome oder Spins in Diamanten. Mit unserem Simulator kannst du Quantenprogramme ohne eigene Quantenhardware untersuchen.
Medizin
Forschende berechnen Energien und Eigenschaften von Molekülen. Solche Modelle können die Wirkstoffforschung unterstützen. Sicherheit und Wirksamkeit eines Medikaments müssen sie durch weitere Untersuchungen belegen.
Klimaschutz
Mit Quantenmodellen untersuchen Forschende Materialien für Batterien und Katalysatoren. Sie prüfen dabei, welche Verfahren gegenüber bestehenden klassischen Rechnungen helfen.
Logistik
Bei Routen und Lieferplänen vergleichen Forschende Quantenalgorithmen mit klassischen Optimierern. Ein praktischer Vorteil muss sich an einer konkreten Aufgabe zeigen.
Stand der Anwendungen: Viele vorgeschlagene Anwendungen erfordern größere, fehlerkorrigierte Quantencomputer. Forschende prüfen, für welche Aufgaben sich der Aufwand lohnt. Hier kannst du die zugrunde liegenden Programme im Simulator kennenlernen.
Quiz
Hast du die zwei Tricks verstanden?
Fünf Fragen, sofort die Auflösung. Falsch raten ist erlaubt.
Ein normales Bit in deinem Handy kennt …
Experimentier-Karten
Jetzt rechnet ein echter Rechner für dich.
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.
Die Münze im Computer
Karte 1 / 4Das 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.
Was glaubst du?
Mehr dazu
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.
Der Wellen-Trick
Karte 2 / 4Zweimal schnippen, ohne dazwischen nachzusehen: H und gleich noch einmal H. Zwei echte Münzwürfe hintereinander wären doppelter Zufall. Beim Qubit passiert etwas ganz anderes.
Was glaubst du?
Mehr dazu
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.
Die Zwillinge
Karte 3 / 4Zwei 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?
Was glaubst du?
Mehr dazu
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.
Die kleine Schatzsuche
Karte 4 / 4Vier 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?
Versteck wählen:
Was glaubst du?
Mehr dazu
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.
Finale · Die große Schatzsuche
64 Verstecke, ein Schatz. Wie oft muss man nachsehen?
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.
Wie groß soll die Suche sein?
6 Such-Qubits · 64 mögliche Suchergebnisse · 6 Grover-Runden · 2.048 Messungen
Nummer eingeben oder unten antippen.
Was braucht das Quantenprogramm vor einem Messergebnis?
Mehr dazu: Warum helfen zusätzliche Qubits?
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.
Ausgewählte Leistungsbeispiele · 21. Oktober 2026
Auf unserem PC schneller gerechnet.
Wir haben unseren Simulator mit Qiskit Aer, einer etablierten Vergleichssoftware, auf demselben i9 mit RTX 3090 verglichen. In diesen vier ausgewählten Beispielen benötigte unser Simulator weniger Zeit.
Du siehst gespeicherte Messwerte und berechnete Ergebnisse. Die Zeiten gelten für Folgeaufrufe im gestarteten Rechenprozess, für diese Schaltungen und Prüf-Abfragen.
22 Qubits auf unserer Grafikkarte
22 logische Qubits
25,558 msUnser Simulator · Median der Folgeaufrufe
Aer GPU: 41,294 ms1,62 × so schnell in diesem Test
BERECHNETES ERGEBNISZ₀ = -0,203986
Qubit 0 ergibt im Modell etwa 60,20 % für 1 und 39,80 % für 0. Der Z-Wert ist die Wahrscheinlichkeit für 0 minus die für 1.
Messbedingungen und Genauigkeit
- Zeitmessung
- Median aus vier Folgeaufrufen je Verfahren, verteilt auf zwei getrennte Rechenprozesse. Die Zeiten stammen aus den Simulator-Rechenanfragen und sind keine reinen GPU-Kernelzeiten.
- Lokale Antwortzeit, einschließlich Übertragung
- Unser Simulator: 28,226 ms · Aer GPU: 42,557 ms. Ohne öffentliche Warteschlange, Internet und Animation.
- Geprüfte Ergebnisse
- 64 ausgewählte Amplituden, Norm und 22 Z-Erwartungswerte. Wir haben den vollständigen Zustand hier nicht verglichen.
- Größte geprüfte Amplitudenabweichung
- 2.638e-18 · Prüfgrenze: 1e-12.
Den Schatz unter 256 Möglichkeiten finden
8 Such-Qubits + 1 Hilfsqubit
65,794 msUnser Simulator · Median der Folgeaufrufe
Aer GPU: 99,382 ms1,51 × so schnell in diesem Test
BERECHNETES ERGEBNIS11111111 · 99,9947 %
Das ist die berechnete Trefferchance für das festgelegte Ziel nach diesem Suchprogramm. Eine einzelne Messung bleibt zufällig.
Messbedingungen und Genauigkeit
- Zeitmessung
- Median aus vier Folgeaufrufen je Verfahren, verteilt auf zwei getrennte Rechenprozesse. Die Zeiten stammen aus den Simulator-Rechenanfragen und sind keine reinen GPU-Kernelzeiten.
- Lokale Antwortzeit, einschließlich Übertragung
- Unser Simulator: 75,994 ms · Aer GPU: 109,482 ms. Ohne öffentliche Warteschlange, Internet und Animation.
- Geprüfte Ergebnisse
- Wir haben den vollständigen Zustand mit 512 Amplituden, Norm und 9 Z-Erwartungswerten geprüft, zusätzlich gegen die ursprüngliche Schaltung. Die Vollzustandsprüfung gehört nicht zu den Zeitangaben oben.
- Größte geprüfte Amplitudenabweichung
- 9.045e-15 · Prüfgrenze: 1e-12.
Den Schatz unter 64 Möglichkeiten finden
6 Such-Qubits
17,995 msUnser Simulator · Median der Folgeaufrufe
Aer GPU: 43,072 ms2,39 × so schnell in diesem Test
BERECHNETES ERGEBNIS111111 · 99,6586 %
Das ist die berechnete Trefferchance für das festgelegte Ziel nach diesem Suchprogramm. Eine einzelne Messung bleibt zufällig.
Messbedingungen und Genauigkeit
- Zeitmessung
- Median aus vier Folgeaufrufen je Verfahren, verteilt auf zwei getrennte Rechenprozesse. Die Zeiten stammen aus den Simulator-Rechenanfragen und sind keine reinen GPU-Kernelzeiten.
- Lokale Antwortzeit, einschließlich Übertragung
- Unser Simulator: 22,89 ms · Aer GPU: 47,383 ms. Ohne öffentliche Warteschlange, Internet und Animation.
- Geprüfte Ergebnisse
- Wir haben den vollständigen Zustand mit 64 Amplituden, Norm und 6 Z-Erwartungswerten geprüft, zusätzlich gegen die ursprüngliche Schaltung. Die Vollzustandsprüfung gehört nicht zu den Zeitangaben oben.
- Größte geprüfte Amplitudenabweichung
- 3.353e-15 · Prüfgrenze: 1e-12.
Zwei Qubits, ein gemeinsamer Zustand
2 logische Qubits · 3 Qubits im Vergleich simuliert
0,44 msUnser Simulator · Median der Folgeaufrufe
Aer GPU: 9,202 ms20,93 × so schnell in diesem Test
BERECHNETES ERGEBNIS00: 50 % · 11: 50 %
Beide Ergebnisse passen zusammen: 00 oder 11, jeweils mit 50 %. 01 und 10 haben im berechneten Modell die Wahrscheinlichkeit 0.
Messbedingungen und Genauigkeit
- Zeitmessung
- Median aus vier Folgeaufrufen je Verfahren, verteilt auf zwei getrennte Rechenprozesse. Die Zeiten stammen aus den Simulator-Rechenanfragen und sind keine reinen GPU-Kernelzeiten.
- Lokale Antwortzeit, einschließlich Übertragung
- Unser Simulator: 1,078 ms · Aer GPU: 10,685 ms. Ohne öffentliche Warteschlange, Internet und Animation.
- Geprüfte Ergebnisse
- Wir haben den vollständigen Zustand mit 8 Amplituden, Norm und 3 Z-Erwartungswerten geprüft, zusätzlich gegen die ursprüngliche Schaltung. Die Vollzustandsprüfung gehört nicht zu den Zeitangaben oben.
- Zusätzlich simuliertes Qubit
- Für den Vergleich rechneten beide Simulatoren mit drei Qubits. Das dritte blieb im Zustand 0 und gehört nicht zum verschränkten Paar.
- Größte geprüfte Amplitudenabweichung
- 1.110e-16 · Prüfgrenze: 1e-12.
Gemeinsame Messbedingungen und Aussagegrenzen
Wir haben am 21. Oktober 2026 auf dem Intel Core i9-10900K mit NVIDIA RTX 3090 gemessen. Beide Verfahren nutzten doppelte Genauigkeit (complex128). Referenz: Qiskit Aer 0.18.0 mit Qiskit 2.6.0, Zustandsvektor auf der GPU mit cuStateVec.
Wir haben diese vier Leistungsbeispiele nach der Messreihe ausgewählt. Vier Folgewerte je Verfahren und Beispiel bilden eine kleine Stichprobe. Beide Simulatoren berechneten dieselben Prüf-Ausgaben. Wir haben für die Folgeaufrufe neu gerechnet; die Zeiten sind keine Kaltstart- oder Webseitenmessungen.
Die Auswahl belegt Vorteile für diese Aufgaben unter diesen Bedingungen. Sie belegt keinen allgemeinen Geschwindigkeitsvorsprung und keinen Quantenvorteil. Unser PC simuliert Quantenprogramme mit klassischer Hardware. Die internen Rechenverfahren bleiben geschützt.
Forschungsstand · 27. September 2026
Unsere Ergebnisse auf dem i9
Hier findest du verfügbare Experimente, abgeschlossene Tests und unsere nächsten Ziele. Zu jeder Qubit-Zahl nennen wir die Aufgabe: Eine Suche und ein Teilchenmodell beanspruchen den Rechner unterschiedlich.
- Geprüftes Forschungsergebnis · 20. September 2026
35 Qubits auf unserem PC berechnet
Am 20. September 2026 haben wir eine Schaltung mit 35 Qubits vollständig berechnet: 34.359.738.368 komplexe Amplituden in doppelter Genauigkeit. Die RTX 3090 verarbeitete den 512-GiB-Zustand blockweise von der SSD. Dafür benötigte unser Rechner 10,8 Stunden. Qiskit Aer erreichte in unserem damaligen In-Memory-Vergleich 31 Qubits. Dieser Größenvergleich sagt nichts über einen Geschwindigkeitsvorteil aus.
Wie wir das geprüft haben → - Neu · 27. September 2026
Ein Diamant als Qubit.
An einer Stickstoff-Leerstellen-Kombination im Diamanten können Forschende zwei Spinzustände als Qubit nutzen. Im Diamant-Labor steuerst du ein Modell dieser Zustände mit Mikrowellenimpulsen und simulierst 1.000 Messungen. Dein Browser rechnet das Modell. Wir haben es gegen eine unabhängige Lindblad-Rechnung geprüft; die größte Abweichung betrug 0,0000000046.
Diamant-Labor öffnen → - Jetzt ausprobieren
24 Such-Qubits
Stelle einen Code mit sechs oder sieben Ziffern ein. Bei sieben Ziffern simuliert die RTX 3090 die Suche über 10.000.000 Codes; der i9 prüft das Ergebnis. Sechs Ziffern berechnet der i9 auf der CPU.
Eigenen Testcode suchen → - Im Forschungstest
780 Zustände im Softwarevergleich
In diesem Modell verteilen sich zwei Anregungen auf 40 Plätze. Dadurch genügen 780 Zustände. Unser Code benötigte im Test 21,15 Millisekunden, die etablierte Vergleichssoftware 191,46 Millisekunden, bei gleicher Genauigkeitsprüfung. Der Zeitvorteil gilt für diesen Testfall. Die vollständige 35-Qubit-Schaltung ist eine andere Aufgabe.
Messwerte und Bedingungen → Vom Teilchen zum Molekül
Die i9-Testreihe ist abgeschlossen. Als Nächstes untersuchen wir ein kleines Molekülmodell und prüfen seine Bindungsenergie.
Die nächste Etappe →
Wie groß wird die Herausforderung?
Wähle die Größe der Suche
Wähle eine Schlossgröße. Die Möglichkeiten sind berechnet; eine Laufzeit nennen wir nur, wenn sie gemessen wurde.
1.000.000mögliche Codes · mindestens 20 Such-QubitsSechsstelliges Lernschloss verfügbar
Gemessen: 0,16 s Median in acht Integrationstests, je nach Lauf 0,08 bis 0,26 s, auf allen zehn Kernen des i9. Rechenzeit inkl. Prozessstart; ohne Warteschlange, Übertragung und Animation.
Jetzt selbst ausprobierenWie haben wir das gemessen?
Die Vergleichssoftware heißt ffsim (Version 0.0.83). Sie ist ebenfalls auf diese Art von Quantenberechnungen spezialisiert. Wir haben sie auf zwei Arten aufgerufen und jeweils die schnellere gemessene Variante als Vergleich verwendet.
Die aktuelle Forschungsreihe wurde vollständig auf unserem Intel Core i9-10900K mit 62 GiB RAM durchgeführt. Ein CPU-Thread pro Verfahren; die RTX 3090 wurde dabei nicht verwendet. Modell: eine offene Kette mit fester Anregungszahl und Wechselwirkungen zwischen Nachbarn. Kein allgemeiner 40-Qubit-Simulator.
| Qubits / Anregungen | Unser Simulator | Etablierte Vergleichssoftware |
|---|---|---|
| 12 / 2 | 5,67 ms | 13,32 ms |
| 12 / 6 | 8,4 ms | 34,46 ms |
| 18 / 3 | 8,6 ms | 34,38 ms |
| 22 / 3 | 11,34 ms | 57,45 ms |
| 30 / 2 | 13,42 ms | 95,66 ms |
| 40 / 2 | 21,15 ms | 191,46 ms |
Wir vergleichen zwei Programme, nicht zwei Computer. Unser Simulator und die etablierte Vergleichssoftware lösen dieselbe Aufgabe auf demselben i9. Im 40-Qubit-Spezialmodell benötigt unser Programm etwa ein Neuntel der Zeit. Über die sechs Testfälle reicht der Vorsprung von 2,35- bis 9,05-fach. Das gilt für diese Tests, nicht automatisch für jede Quantenberechnung. Ein Quantenvorteil ist damit nicht nachgewiesen.
Auf dem i9 erhielten alle Verfahren dieselben Programme. Geprüft wurden die vollständigen Modellergebnisse in doppelter Genauigkeit: drei Programm-Seeds, jeweils drei Wiederholungen. Fehlergrenze: L2 kleiner als 10⁻⁹. Die größte Abweichung der Nicht-MPS-Verfahren gegenüber ffsim lag bei rund 3,61 × 10⁻¹⁵.
Die Uhr startet nach dem Bibliotheksimport. Vorbereitung, Rechnung, Ergebnisauswertung und Ausgabeaufbereitung zählen mit; bei uns auch der Start des Rechenprozesses. Website, Netzwerk und Animation zählen nicht mit. Referenz: ffsim 0.0.83. Testgrößen und Messbedingungen sind öffentlich, unsere Implementierung bleibt intern.
Auf dem i9 abgeschlossen: 312 Messläufe ohne Ausführungsfehler und 68 bestandene Funktionstests. 45 Aer-MPS-Ergebnisse verfehlten unsere Genauigkeitsgrenze; sie zählen nicht als gleich genaue Geschwindigkeitsvergleiche. Die Messung ist eine interne Prüfung. Eine unabhängige externe Bestätigung steht noch aus.
Forschungsbericht als Daten herunterladen · Messnachweis zum sechs- und siebenstelligen Schloss · Projekt und weitere Ergebnisse
Neu gerechnet · 20. September 2026 · auf unserem eigenen PC
35 Qubits auf einem einzigen PC.
Für diese 35-Qubit-Schaltung haben wir den vollständigen Zustand mit 34.359.738.368 komplexen Amplituden berechnet. Wir verwendeten doppelte Genauigkeit und schnitten keine Amplituden ab. Der Zustand benötigt 512 GiB. Wir speicherten ihn auf der SSD und ließen die Grafikkarte die Blöcke verarbeiten.
Insufficient memory to run circuit … Required memory: 524288M, max memory: 64187M (Host) + 24125M (GPU)
Die Wahrscheinlichkeitsverteilung unseres Ergebnisses
Jede der 34.359.738.368 Wahrscheinlichkeiten ist hier einsortiert. Die Balken stammen aus unserer Rechnung. Die Linie zeigt die theoretische Verteilung für große zufällige Quantenzustände. Unsere Kennzahl ist 1,9999973; der theoretische Vergleichswert liegt praktisch bei 2.
Unsere fünf vorab festgelegten Prüfungen
- Bei 30 Qubits stimmt unsere Rechnung mit Qiskit Aer überein: größter Unterschied 4,5 · 10⁻¹⁹, erlaubt war 1,0 · 10⁻¹⁰.
- Bei 30 Qubits führt der Rückweg bis auf Rundungsabweichungen zum Start zurück: Abweichung 1,6 · 10⁻¹⁴, erlaubt war 1,0 · 10⁻⁹.
- Bei 35 Qubits ist die Summe aller Wahrscheinlichkeiten 1: Abweichung 1,9 · 10⁻¹⁴.
- Bei 35 Qubits passt die Verteilung zur Theorie: Kennzahl 1,9999973 statt 2.
- Bei 35 Qubits führt der Rückweg bis auf Rundungsabweichungen zum Start zurück: Abweichung 1,9 · 10⁻¹⁴, jede andere der 34.359.738.368 Amplituden höchstens 3,9 · 10⁻¹⁷.
Rechenweg und Einordnung des Vergleichs
Wir berechneten eine Zufallsschaltung mit 1.025 Gattern in 20 Zyklen auf einem Gitter aus 5 mal 7 Qubits. Sie verwendet das Gattermuster aus Googles Zufallsschaltungs-Experimenten. Wir wechselten zwischen zwei Zustandsdateien zu je 512 GiB auf der SSD. Die RTX 3090 verarbeitete Blöcke von 4 GiB. Nach jedem Block speicherten wir einen Zwischenstand, an dem die Rechnung nach einer Pause fortsetzen konnte.
Aufwand: 10,8 Stunden Rechenzeit, aufgeteilt in 458 kurze Aufträge, damit die öffentliche Warteschlange zwischendurch frei blieb. Geschrieben wurden 4,4 TiB. Die SSD blieb dabei unter 42 Grad Celsius. Hardware: Intel Core i9-10900K, 62 GB RAM, NVIDIA RTX 3090 (24 GB), 2-TB-SSD.
Andere Forschungsteams haben SSD-gestützte Simulationen veröffentlicht. Hsu und Kollegen beschreiben 39 Qubits mit 256 Gigabyte Arbeitsspeicher und 16 Terabyte SSD (Connection Science, 2024). Unsere 35 Qubits liefen mit rund 62 Gigabyte Arbeitsspeicher und einer 2-Terabyte-SSD. Wir dokumentieren damit, welche vollständige Schaltung dieser PC unter den genannten Prüfbedingungen bewältigt. Einen Weltrekord beanspruchen wir nicht.
Wir berechnen die Schaltung auf klassischer Hardware. Für einen Quantenvorteil müsste ein Quantencomputer starke klassische Verfahren bei vergleichbarer Aufgabe und Ergebnisqualität übertreffen. Die Größe unserer SSD entscheidet das nicht. Für unseren vollständigen Zustandsvektor verdoppelt jedes zusätzliche Qubit den Speicherbedarf.
Die Messwerte als Daten. Die Zustandsdateien mit je 512 GiB waren Zwischendaten und wurden nach der Auswertung gelöscht.
Forschung zum Anfassen · aufgezeichnete Simulation
Untersuche die Wechselwirkung zweier Anregungen
Zwei Anregungen starten auf benachbarten Plätzen. Spiele die Aufzeichnungen ab und vergleiche drei Wechselwirkungen. Die Balken zeigen dir, an welchen Plätzen eine Messung die Anregungen finden könnte.
?
Dein Tipp: Bei welcher Wechselwirkung bleiben die beiden am Ende am ehesten Nachbarn?
Aufzeichnung · keine neue ServerrechnungSchritt 0 / 32
Oben: die Verteilung jetzt. Darunter: ihre Entwicklung von oben nach unten. Heller bedeutet wahrscheinlicher – keine Teilchenbahn.
Ohne
Wechselwirkung · 0Chance auf Nachbarn100 %
Mittel
Wechselwirkung · 0.8Chance auf Nachbarn100 %
Stark
Wechselwirkung · 2Chance auf Nachbarn100 %
Helligkeit0 %25 %50 %75 %100 %
Alle drei Ansichten zeigen denselben Programmschritt und dieselbe Skala. Es sind immer genau zwei Anregungen vorhanden – nicht 40 Teilchen.
Genaue Werte für diesen Schritt
| Platz | Ohne | Mittel | Stark |
|---|---|---|---|
| 1 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 2 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 3 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 4 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 5 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 6 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 7 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 8 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 9 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 10 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 11 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 12 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 13 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 14 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 15 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 16 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 17 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 18 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 19 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 20 | 100 % | 100 % | 100 % |
| 21 | 100 % | 100 % | 100 % |
| 22 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 23 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 24 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 25 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 26 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 27 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 28 | 0 % | 0 % | 0 % |
| 29 | 0 % | 0 % | 0 % |
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Jetzt live · rechnet in deinem Browser
Selbst an den Reglern drehen.
Du bestimmst die Einstellungen dieser Schaltung. Dein Browser berechnet die Wahrscheinlichkeiten des Modells in doppelter Genauigkeit, ohne Server und ohne Warteschlange. Die gemessene Rechenzeit siehst du unten; sie hängt von deinem Gerät und den Einstellungen ab.
Ein Teilchen startet in der Mitte und läuft als Welle in beide Richtungen zugleich los. Doppelte Zeit, doppelte Breite: nach 20 Schritten 9,6 Plätze, nach 40 Schritten 19,1, nach 80 Schritten 38,2.
Die Wechselwirkung wirkt nur zwischen zwei Teilchen.
Live gerechnet · 161 Plätze · 80 SchritteSchritt 80 / 80
Schritt 0heller = wahrscheinlicher
Platz 1Start in der MittePlatz 161
Breite der Wolke nach 20 Schritten9,6 Plätze
Breite der Wolke am Ende38,2 Plätze
Noch Nachbarn am Ende–
Rechenzeit in deinem Browser–
Die Größe ist egal
Eine Million Plätze – und die Mitte bleibt gleich.
In jedem Schritt kann ein Gatter die Welle nur um einen Platz weiterreichen, pro Schritt also um höchstens zwei. Nach 80 Schritten ist alles weiter als 160 Plätze von der Mitte entfernt noch exakt null. Ob die Kette 401 oder 1.000.001 Plätze lang ist, macht in der Mitte deshalb keinen Unterschied. Das prüfst du hier selbst: Dein Browser rechnet beide Ketten vollständig durch, mit einem Teilchen und deinen Einstellungen für Schräge, Unordnung und Nachsehen.
Was rechnet dein Browser hier genau?
Eine offene Kette aus 161 Plätzen mit einem Teilchen oder 41 Plätzen mit zwei Teilchen. Jeder Schritt besteht aus zwei Lagen desselben Zwei-Platz-Gatters, wie in den Aufzeichnungen oben. Schräge und Unordnung drehen danach die Phase auf jedem Platz. Beim Nachsehen werden nach jedem Gatter Wahrscheinlichkeiten statt Amplituden weitergerechnet. Das ist derselbe Weg ohne Quanteneffekte.
Gerechnet wird exakt, mit komplexen Zahlen in doppelter Genauigkeit – keine Zufallsmessungen, keine Näherung. Mit einem Teilchen sind es 161 Amplituden, mit zwei Teilchen 820. Deshalb geht es so schnell. Für viele Teilchen wächst der Aufwand rasant; dafür braucht es Rechner wie unseren i9.
Die gezeigten Effekte sind bekannt und in der Physik gut untersucht. Wir haben sie nicht entdeckt. Du kannst sie hier aber selbst exakt nachrechnen. Ein Quantenvorteil ist damit nicht verbunden.
Vorab auf dem i9 berechnet · 96 Teilchen
Dammbruch: 96 Teilchen, die sich gegenseitig spüren.
Links sind alle 96 Plätze einer Kette besetzt, rechts alle 96 leer. Dann öffnet sich der Damm in der Mitte. Anders als oben spüren sich hier viele Teilchen gleichzeitig. Die Zahl ihrer möglichen Anordnungen hat 57 Stellen – das rechnet kein Browser mehr Zustand für Zustand. Unser i9 hat es vorab mit einem etablierten Verfahren berechnet; du spielst die geprüfte Aufzeichnung ab.
Aufzeichnung wird geladen …
Neu auf dem i9 berechnet · 19. September 2026
Drei Arten, wie ein Damm bricht.
Links voll, rechts leer, dann öffnet sich der Damm – wie oben. Nur die Wechselwirkung ändert sich. Bei Stärke 2 trifft unser Modell genau den sogenannten Heisenberg-Punkt. Diesen Fall hat Google Quantum AI 2024 auf einem Quantenprozessor mit 46 Qubits untersucht. Unser i9 zeigt dieselbe Besonderheit.
Kurven werden geladen …
Was sehe ich hier – und wozu ist das gut?
Du spielst echte, vorab berechnete Ergebnisse unseres Forschungsprototyps ab. Neun Simulationen decken drei Größen und drei Wechselwirkungen ab. Jede zeigt 33 gespeicherte Zustände. Die Animation ist ein Abspieler, keine Live-Rechnung und keine gemessene physikalische Zeit.
Die Balken zeigen Wahrscheinlichkeiten, keine Teilchenbahnen. Bei einer einzelnen Messung wären genau zwei Plätze besetzt. Über viele Messungen entsteht die gezeigte Verteilung. Eine größere Wechselwirkung muss nicht bei jedem Schritt eine größere Änderung bewirken.
Solche Modelle helfen, Transport und Wechselwirkungen in Quantensystemen zu untersuchen. Hier verwenden wir ein ideales, vereinfachtes Modell ohne Rauschen. Es ist noch kein konkretes Molekül und keine medizinische Simulation.
Wir haben diese Aufzeichnungen am 14. September 2026 auf der CPU des Intel Core i9-10900K in doppelter Genauigkeit berechnet. Wir prüften alle 297 Zustände gegen ffsim (eine etablierte Vergleichssoftware für diese Quantenberechnungen). Die gespeicherten Wahrscheinlichkeiten sind auf sechs Nachkommastellen gerundet. Deine Auswahl bleibt im Browser; unsere internen Rechenverfahren lädt die Seite nicht mit.
Rechnung und Erklärbilder
So nutzt du unser Quantenlabor
- Die Rechnung: Unser i9 mit Grafikkarte berechnet die Quantenschaltungen der Experimentier-Karten und der Schatzsuche. Aus den berechneten Wahrscheinlichkeiten ziehen wir die angezeigten Messstichproben.
- Die Erklärbilder: Mit Münzen und dem Labyrinth erklären wir Zufall, Zusammenhänge und Interferenz. Die Animationen zeigen keine Teilchenbahnen. Für die Rechnung verwenden wir komplexe Amplituden.
- Der Aufwand: Unser PC simuliert die Quantenprogramme mit klassischer Hardware. Für einen vollständigen Zustandsvektor verdoppelt jedes zusätzliche Qubit den Speicherbedarf. Bei passenden Aufgaben nutzen kompakte Darstellungen weniger Speicher. Deshalb nennen wir neben der Qubit-Zahl das Verfahren und die Aufgabe; eine 120-Qubit-Spezialaufgabe ist kein allgemeiner 120-Qubit-Simulator.
Wohin die Reise geht
Vom Zahlenschloss zum Moleküllabor.
Wir planen ein Moleküllabor für zwei Wasserstoffatome. Du sollst ihren Abstand verändern und an einer Energiekurve erkennen können, bei welchem Abstand das Modell eine stabile Bindung beschreibt.
Heute kannst du das Zahlenschloss und unsere Teilchenmodelle ausprobieren. Für das geplante Moleküllabor prüfen wir die Energiekurve gegen eine unabhängige Referenz, bevor wir es freigeben.
Unser Forschungsmaßstab: weniger Aufwand, gleiche Genauigkeit
Wir untersuchen, bei welchen Quantenprogrammen unser Simulator weniger Zeit oder Speicher braucht. Dazu gehören gleiche Aufgaben, gleiche Hardware, gleiche Genauigkeit und wiederholte Messungen. Eine größere Qubit-Zahl allein ist kein Leistungsnachweis.
Unsere Erfahrung aus dem Hutter-Kompressionsprojekt motiviert uns. Textkompression und Quantensimulation sind aber unterschiedliche Aufgaben. Die bisherigen Teilchentests sind ein erster Schritt beim kompakteren Rechnen, kein Nachweis einer neuen allgemeinen Kompressionsmethode.
Das Moleküllabor ist in Planung. Wir beginnen mit H₂ und benennen die verwendeten Basisfunktionen für die Elektronen. Dieses kleine Modell erklärt eine chemische Bindung; daraus lassen sich keine Aussagen über Krebszellen oder die Wirksamkeit von Medikamenten ableiten.
Wir veröffentlichen Messwerte und Testbedingungen. Den Quellcode unserer internen Optimierungen stellen wir nicht bereit. Aussagen über einen Durchbruch oder einen allgemeinen Geschwindigkeitsvorteil müssen wir mit unabhängigen Vergleichen belegen.