Quantencomputing und Quantenbildverarbeitung

Quantencomputer existieren inzwischen nicht mehr nur in der Theorie, sondern sind auch praktisch einsetzbar. Aufgrund der geringen Größe sind sie zwar bei den meisten Problemen noch nicht konkurrenzfähig, aufgrund des exponentielle Wachstums ist aber abzusehen, dass sie in wenigen Jahren viele der aktuellen Algorithmen und Rechenmodelle auf den Kopf stellen werden. An der Universität zu Lübeck wird an Verfahren geforscht, um mit Hilfe von Quantencomputern schwierige Probleme aus der Bildverarbeitung zu lösen.

Ein klassisches Beispiel ist das sogenannte „Ising-Modell“. Es modelliert, wie sich ein ferrogmagnetisches – also durch ein externes Magnetfeld magnetisierbares – Material verhält. In der zweidimensionalen Version wird das Material als ein Gitter aus magnetischen Teilchen – sogenannten „Spins“ – modelliert, die sich nach oben oder nach unten ausrichten können. simuliert. Die Spins eines Teilchens können sich abhängig von der Temperatur spontan ändern, wobei sie dazu neigen, die gleiche Richtung zu wählen wie ihre Nachbarn. Oberhalb einer kritischen Temperatur gibt es ungefähr gleich viele Spins in beiden Orientierungen und das Material ist nicht magnetisch. Unterhalb der kritischen Temperatur richten sich nach und nach die Spins alle in dieselbe Richtung aus und man erhält einen Magneten.

Die Simulation unten zeigt dies in Echtzeit. Per Touch oder mit der Maus wird lokal ein Punkt „erhitzt“. Mit dem Mausrad kann die Temperatur eingestellt werden.

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