Quantencomputer-Simulator
Ein Quantencomputer-Simulator ist ein Programm auf einem normalen Computer, das ausrechnet, was ein Quantencomputer mit einem Quantenprogramm tun würde. Auf Qubitwerk kannst du das kostenlos im Browser ausprobieren, ohne Anmeldung: Qubits messen, Schaltungen bauen und mit einer simulierten Quantensuche ein Zahlenschloss öffnen.
Was macht ein Quantencomputer-Simulator?
Ein Simulator speichert den Zustand aller Qubits als lange Liste von Zahlen, den Amplituden. Jeder Rechenschritt eines Quantenprogramms, jedes Gatter, verändert diese Zahlen nach festen Regeln. Am Ende zieht der Simulator Messergebnisse, so wie ein echter Quantencomputer sie liefern würde, zum Beispiel 2.048 Messungen hintereinander.
Ein Simulator rechnet dabei ideal: ohne Rauschen und ohne Bauteilfehler. Den Zufall beim Messen liefert ein Zufallsgenerator. Deshalb eignet er sich gut zum Lernen, zum Prüfen von Quantenprogrammen und als Vergleichsmaßstab für echte Geräte.
Warum Simulieren schnell schwer wird
Jedes zusätzliche Qubit verdoppelt die Länge der Zahlenliste. In doppelter Genauigkeit braucht jede Amplitude 16 Byte. Für 20 Qubits sind das 16 MiB, für 30 Qubits 16 GiB, ungefähr der Arbeitsspeicher eines guten Notebooks. Für 35 Qubits sind es bereits 512 GiB und für 50 Qubits 16 PiB.
Im November 2025 hat das Forschungszentrum Jülich auf dem Supercomputer JUPITER 50 Qubits simuliert und den Speicherbedarf dabei mit einer Kompression um den Faktor acht gesenkt. Für geeignete Schaltungen gibt es außerdem kompaktere Verfahren, die deutlich weniger Speicher brauchen. Der tatsächliche Aufwand hängt deshalb immer auch von der Schaltung ab.
Was du auf Qubitwerk simulieren kannst
In der freien Spielwiese baust du eigene Quantenschaltungen mit bis zu drei Qubits und den Gattern H, X, Z und CNOT und siehst sofort, welche Messergebnisse herauskommen.
Bei den Experimenten rechnet unser PC mit einer Grafikkarte RTX 3090 für dich: Experimentier-Karten zu Münze, Wellen und Zwillingen, eine Schatzsuche und das Zahlenschloss. Dort sucht unser Simulator deinen siebenstelligen Testcode mit 24 Qubits, auf Wunsch sogar einen achtstelligen mit 27 Qubits. Im Diamant-Labor steuerst du ein simuliertes Qubit mit Mikrowellenimpulsen.
Probier es aus: Findet die Quantensuche deinen Code? Unser eigener Simulator
Qubitwerk ist ein eigener Simulator der Coolblack GmbH. Im Forschungstest haben wir eine vollständige 35-Qubit-Schaltung auf einem normalen PC mit Intel Core i9 und RTX 3090 berechnet. Bei zwölf gemischten Testaufträgen brauchte unser Forschungsprototyp 12,23 Sekunden, das verbreitete Werkzeug Qiskit Aer auf demselben PC 24,58 Sekunden.
Alle Messbedingungen und Genauigkeitsprüfungen stehen auf unserer Forschungsseite.
Simulator oder echter Quantencomputer?
Ein Simulator ist exakt und fehlerfrei, aber durch Speicher und Rechenzeit begrenzt. Ein echter Quantencomputer hat diese Grenze nicht in gleicher Weise, kämpft dafür mit Rauschen und Fehlern und ist meist nur über die Cloud erreichbar.
Beides ergänzt sich: Neue Quantenprogramme werden zuerst im Simulator geprüft. Und Simulatoren zeigen, ab welcher Größe ein echter Quantencomputer überhaupt einen Vorteil haben kann.
Häufige Fragen zum Quantencomputer-Simulator
Gibt es einen kostenlosen Quantencomputer-Simulator online?
Ja. Auf Qubitwerk kannst du ohne Anmeldung Quantenschaltungen bauen, Qubits messen und mit einer simulierten Quantensuche ein Zahlenschloss öffnen. Die Experimente rechnet unser PC, das Ergebnis siehst du im Browser.
Wie viele Qubits kann ein normaler PC simulieren?
Mit der vollständigen Zustandsliste etwa 30 Qubits, wenn 16 GiB Arbeitsspeicher frei sind. Jedes weitere Qubit verdoppelt den Bedarf. Mit großen Speichern, Grafikkarten oder kompakteren Verfahren geht mehr; wir haben im Forschungstest 35 Qubits auf einem PC berechnet.
Ist ein Simulator so gut wie ein echter Quantencomputer?
Für kleine Programme rechnet er sogar genauer, weil er keine Bauteilfehler hat. Für sehr viele Qubits reicht aber kein normaler Computer mehr aus; dort braucht man echte Quantencomputer.
Brauche ich Programmierkenntnisse?
Nein. Auf Qubitwerk wählst du Gatter per Antippen oder probierst fertige Experimente aus. Fachwissen ist nicht nötig.
Welche Quantencomputer-Simulatoren gibt es?
Neben Qubitwerk gibt es zum Beispiel Qiskit Aer von IBM, ein verbreitetes Werkzeug zum Programmieren. Große Forschungszentren wie Jülich betreiben eigene Simulatoren auf Supercomputern.
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Quellen
- De Raedt u. a.: JUQCS-50, Simulation von 50 Qubits auf dem Supercomputer JUPITER (arXiv, November 2025)
- Bundesregierung: Quantencomputing kurz erklärt
Stand: 31. Oktober 2026
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