Quantencomputer

[CprNobbs]

Hi, ich bin neu im Forum und benötige Hilfe zum Thema Quantencomputer für eine Drehbuchrecherche.
Dabei geht es mir weniger um die quantenmechanische Funktionalität (ein eh viel zu komplexes Thema, um es in einem Film fachgerecht zu erfassen), als um die benötigten physischen Komponenten und mögliche Rechenkapazität.
Da es um einen Sci-Fi-Film handelt, geht es hauptsächlich um die theoretischen Möglichkeiten.
Ich bin kein Physiker, also habt bitte Nachsicht, falls ich hier und da Schwachsinn verzapfe.
Bevor ich meine Fragen stelle, umreiße ich kurz die Hintergrundfakten, damit ihr nachvollziehen könnt, was für die Geschichte wichtig ist.

Die Idee setzt das Vorhandensein eines stabil funktionierenden Quantencomputers voraus, dessen Rechenkapazität quasi unbegrenzt ist. Auf diesem Computer läuft ein Programm, das die Welt simuliert – so ähnlich, wie „Die Matrix“, mit dem unterschied, das die Menschen nicht persönlich dran angeschlossen sind, sondern permanent berechnet werden. Dies ist möglich, weil er an eine genetische Datenbank, die die DNS aller Bürger speichert, angeschlossen ist und über einen Algorithmus verfügt, der den genetischen Quellcode „versteht“. Die DNS-Datenbanken werden durch tägliche DNS-Kontrollen aktualisiert. Da die Erinnerungen auch in den Genen gespeichert werden, ist das Programm in der Lage, eine virtuelle Kopie jedes Menschen entstehen zu lassen, die entsprechend ihrem genetischen Bauplan und ihrer Lebenskonditionierung agiert (entspricht mit der Erinnerung zwar nicht dem gegenwärtigen wissenschaftlichen Stand, wird aber in der Drehbuchfiktion dank einer small interfering RNA und nichtkodierter DNA wohl funktionieren (ist aber ne ganz andere Baustelle)).
Dank einem Simulator ist es möglich, über ein Brain-Computer-Interface mit seinem Bewusstsein in das Programm implementiert zu werden. Für den Anwender ist es wie ein Computerspiel, das für ihn im Gehirn zur temporären Realität wird. Eine 100%-ge Simulation der Wirklichkeit. Man kann es speichern und solange neu starten, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist. Egal welches. Eine virtuelle Welt ohne Grenzen und Moral.

Das wäre im groben das Konstrukt, um das die Dramaturgie gewoben wird. Damit es nicht in sich zusammenstürzt, hoffe ich auf eure Unterstützung.

1. Rechenkapazität

Für das oben beschriebene Programm müssten sekündlich wahrscheinlich 10 hoch tausende Impulse berechnet werden. Ich habe gelesen, dass ein aus 250 Qubits bestehendes Quantenregister 10 hoch 75 Berechnungen pro Sekunde schafft. Daher müsste ein Universeller Quantencomputer, dessen Anzahl an Qubits in die Tausende geht, theoretisch in der Lage sein, die benötigte Rechenleistung aufzubringen.

a. Was kann ich unter einem universellem Quantencomputer vorstellen?
b. Wie viele Berechnungen pro Sekunde schafft ein 1000 bzw. 5000 Qubits Quantenregister?
c. Wie würde so ein Computer aussehen bzw. woraus bestehen?

2. Hardware

Es soll zwei viel versprechende Quantencomputermodelle geben: Ionenfallen- und NMR-Quantencomputer. Ohne die Unterschiede zwischen den beiden zu kennen, tendiere ich aus visuellen Gründen zum Ionenfallen-Quantencomputer (Ionenfallen sehen einfach cool aus).
Wenn ein solcher also möglich wäre
a. Wie viele Ionenfallen würde man benötigen?
b. Wie groß wären sie?
c. Welche Fläche würde der Rechner benötigen?
d. Welche physischen Komponenten benötigt man sonst noch (Kühlanlage, Laser, besondere Bauwerke, etc.)?
e. Habt ihr auch eine Idee, wie die Hardware Eingabe- bzw. Ausgabegeräte aussehen könnten?

3. Brain-Computer-Interface und Simulator

Hierbei geht es weniger um den Computer, als um das Konstrukt eines Simulators, durch den man über ein Brain-Computer-Interface in das Programm mit seinem Bewusstsein implementiert wird. Es müsste durch bloßes anlegen (ohne in den Organismus bzw. das Gehirn zu gelangen) in der Lage sein, elektrische Impulse direkt an die jeweiligen Synapsen zu übertragen.

a. Hat einer eine Vorstellung, wie so ein Simulator samt Interface aussehen könnte (eher eine kreative als wissenschaftliche Frage, aber vielleicht ist irgendwo da Draußen ein cooler Designer)
b. Muss ein solches Interface an das Gehirn angeschlossen werden, oder könnten die Impulse auch über das Rückenmark bzw. sonstige Nervenbahnen gesendet werden?

Das wäre vorläufig alles. Vielleicht ein wenig konfus, aber ich hoffe, dass jemand da Draußen mir helfen kann. Ansonsten bin ich für alle Ideen und Einfälle offen, die ihr vielleicht im Zusammenhang hiermit habt und gewillt seid, sie mit mir zu teilen.
Das Ganze hier ist ein Experiment. Vielleicht bekomme ich auch keine Antwort. Mal sehen.
Auch wenn das wissenschaftliche Konstrukt wichtig ist, um keinen Schwachsinn zu verzapfen, ist es doch Fiktion. Daher das Motto: Dramaturgie über Fakten. Nicht alle potenziellen Zuschauer sind wie Sheldon Cooper.

Gruß

CprNobbs

[amc]

Zitat von CprNobbs

Die Idee setzt das Vorhandensein eines stabil funktionierenden Quantencomputers voraus, dessen Rechenkapazität quasi unbegrenzt ist.

[...]

1. Rechenkapazität

Für das oben beschriebene Programm müssten sekündlich wahrscheinlich 10 hoch tausende Impulse berechnet werden. Ich habe gelesen, dass ein aus 250 Qubits bestehendes Quantenregister 10 hoch 75 Berechnungen pro Sekunde schafft. Daher müsste ein Universeller Quantencomputer, dessen Anzahl an Qubits in die Tausende geht, theoretisch in der Lage sein, die benötigte Rechenleistung aufzubringen.

a. Was kann ich unter einem universellem Quantencomputer vorstellen?
b. Wie viele Berechnungen pro Sekunde schafft ein 1000 bzw. 5000 Qubits Quantenregister?
c. Wie würde so ein Computer aussehen bzw. woraus bestehen?

Hi CprNobbs,

schätze, diese pdf's und die Ausführungen darin zur Informationsverarbeitung und zum "ultimativen Laptop" sind interessant für dich:

http://www.uni-koblenz.de/~physik/in...cheGrenzen.pdf
http://e3.physik.uni-dortmund.de/~su...nformation.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Limits_to_computation
http://en.wikipedia.org/wiki/Transcomputational_problem

Alle Links nur beispielhaft. Sind spannende Themen. Du wirst sicher keine Probleme haben, auch noch viel anderes Material auftreiben zu können.

Hier noch der Link zum Paper "Ultimate physical limits to computation" von Seth Lloyd: http://arxiv.org/pdf/quant-ph/9908043v3.pdf

Zitat von CprNobbs

a. Hat einer eine Vorstellung, wie so ein Simulator samt Interface aussehen könnte (eher eine kreative als wissenschaftliche Frage, aber vielleicht ist irgendwo da Draußen ein cooler Designer)
b. Muss ein solches Interface an das Gehirn angeschlossen werden, oder könnten die Impulse auch über das Rückenmark bzw. sonstige Nervenbahnen gesendet werden?

Habe gestern zufällig dieses Video gesehen: http://www.youtube.com/watch?v=iDFdtI4VN7s. Schau mal ~ 1:18 - 1:29. Was das Teil wohl macht?

Grüße, amc

[JoAx]

Habe gestern zufällig dieses Video gesehen: http://www.youtube.com/watch?v=iDFdtI4VN7s. Schau mal ~ 1:18 - 1:29. Was das Teil wohl macht?

Na super!
Wie kommst du denn jetzt auf eine Produktion von "Союзмултфилм", amc?

Grüße!!!

[amc]

Zitat von JoAx

Na super!
Wie kommst du denn jetzt auf eine Produktion von "Союзмултфилм", amc?

Grüße!!!

Who's that? Ich kenne das nicht. Hab das Video ja nicht gemacht.

Grüße, amc

[JoAx]

Hi, amc!

Zitat von amc

Who's that? Ich kenne das nicht. Hab das Video ja nicht gemacht.

Bist aber irgendwie darauf gekommen. ...
Ok. Das ist so etwas, wie der "Walt Disney" von UdSSR -> Sojusmultfilm.

@CprNobbs:
So etwas, wie ein Kernspintomograph würde wohl auch gut passen. -> Deutlich kleiner, effizienter, schneller, ..., als die aktuellen Modelle.


Gruß, Johann

[amc]

Zitat von JoAx

Ok. Das ist so etwas, wie der "Walt Disney" von UdSSR -> Sojusmultfilm.

Hi Johann, so was in der Art hab ich mir schon gedacht.

Zitat von JoAx

Bist aber irgendwie darauf gekommen. ...

Ich bin nur auf das Youtube-Video gekommen - ohne zu wissen, woher die Videosequenzen stammen. Du hast nicht zufällig erkannt, aus welchem Film oder Serie die sind? Müsste von 1980 sein - siehe bei ~4:08-4:10. Sagt dir das was?

Grüße, amc