So habe ich das Quantencomputing erobert!
Von Rick and Morty ins All
Hallo, ich bin Emilia Riascos Mendoza, Schülerin der Deutschen Schule Cali, und ich habe den ersten Platz in der Postergalerie der Universitätswoche der Militärschule für Luft- und Raumfahrt (EMAVI) der kolumbianischen Luft- und Raumfahrtstreitkräfte (FAC) in der internationalen Kategorie Angewandte Raumfahrttechnik: Informatik an der Grenze zur Luft- und Raumfahrt gewonnen. Ich nahm als Vertreterin meiner Schule teil – zusammen mit Bachelor- und Masterstudierenden verschiedener Universitäten des Landes.
Die Geschichte, die mich inspiriert hat
Meine Eltern haben mir gezeigt, was möglich ist, wenn man dem Weg der Wissenschaft folgt. 2022 äußerte ich meinen Wunsch, die University of California in Los Angeles (UCLA) zu besuchen – eine der besten Universitäten der Welt. Dort lernte ich die Mathematikabteilung kennen, eine Erfahrung, die meine Faszination für die Wissenschaft noch weiter vertiefte.
2024 begann ich einen Kurs am Caltech (California Institute of Technology), der mir dabei half, Physik, Astrophysik und Mathematik besser zu verstehen. Im selben Jahr nahm ich an der EMAVI-Universitätswoche teil, bei der Forschende Projekte zur Vorbereitung von Astronauten, Fortschritte in der Raumanzugtechnologie und neue Materialien für die Luft- und Raumfahrtindustrie präsentierten. Als ich die Veranstaltung verließ, dachte ich: „Ich möchte 2025 zurückkommen – aber mit meiner eigenen Forschung.“
Rick, Portale und meine Forschungsidee
2025 begann ich, mithilfe meines Vaters Programmieren zu lernen, während ich Astrophysik und Literatur auf eigene Faust studierte. Bei einer Folge der Serie Rick and Morty kam mir die Idee: Die Portalpistole! Ich fragte mich: Wenn sie real wäre, woher wüsste ich, wohin ich zielen müsste? Mir wurde klar: Um zu schießen, muss man zuerst wissen, wohin – und dazu müsste man den schwächsten Punkt finden. Dabei stellte ich fest, dass traditionelle Informatik dafür nicht ausreicht, weil sie immer nur eine Möglichkeit auf einmal überprüfen kann. Quantencomputing dagegen erlaubt es, viele Optionen gleichzeitig zu testen.
Was ist Quantencomputing? Magischer Toast!
Stell dir ein Frühstücksbrötchen vor. Wenn du es in einen normalen Toaster legst, gibt es zwei Ergebnisse: getoastet oder nicht. So funktionieren klassische Computer: Ein Bit ist entweder 1 oder 0 – zwei mögliche Zustände.
Eine der ersten Erklärideen für Quantencomputing lautet deshalb: Stell dir einen Quantentoaster vor, in dem das Brot gleichzeitig getoastet und nicht getoastet sein kann – zumindest so lange, bis man es beobachtet. Quantencomputer arbeiten mit sogenannten Qubits*, die dank Superposition und Verschränkung mehrere Zustände gleichzeitig annehmen können.
Während der klassische Toaster nur eine Alternative erlaubt, lässt der Quantentoaster alle Möglichkeiten gleichzeitig zu: warm, gefroren, knusprig oder perfekt gebräunt – bis man den idealen Toast erhält.
Der magische Algorithmus: Grover
Um diesen „Sweet Spot“ zu finden, nutzte ich den Quantenalgorithmus von Grover. Er ermöglicht es, ein bestimmtes Element in einem riesigen Datensatz schneller zu finden – so, als würde man eine Nadel im Heuhaufen suchen. Ich testete meinen Algorithmus mit Qiskit** auf meinem Linux-Computer und ließ ihn anschließend auf einem echten IBM-Quantencomputer laufen, dem IBM Torino.
Von Portalen zu Flugzeugen
Meine Idee kann in der Luft- und Raumfahrtindustrie angewendet werden, um Schwachstellen in Metalllegierungen zu erkennen und Festigkeitstests zu verbessern – ohne die Materialien zu zerstören. Das spart Zeit und Kosten und erhöht die Sicherheit.
Meine Botschaft
Wenn du Wissenschaft, Technologie oder den Weltraum liebst, gibt es unendlich viel zu entdecken. Fang heute an! Suche nach kostenlosen Kursen, folge führenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Forschungszentren in den sozialen Netzwerken und nutze Werkzeuge wie künstliche Intelligenz zum Lernen.
Ich danke meinen Eltern, die mich der Wissenschaft nähergebracht und mir ein Denken ohne Grenzen ermöglicht haben; der Deutschen Schule Cali für ihre hohe Bildungsqualität; EMAVI für die Öffnung ihrer Türen; Dr. Sandra Milena Ramos Arteaga für ihre Begleitung als Prüferin meines Posters; und IBM, das uns erlaubt, mit der Wissenschaft der Zukunft zu träumen.
* Un qubit, o bit cuántico, es unidad básica de información en la computación cuántica.
** Qiskit es una plataforma libre para programar computadoras cuánticas.
