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Erstes Quantenbyte erzeugt

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Mit der Erzeugung eines "Quantenbytes" könnte einer Wissenschaftlergruppe in Innsbruck ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Quantencomputer gelungen sein. Über den jüngsten Erfolg des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften sowie des Instituts für Experimentalphysik und des Instituts für Theoretische Physik der Universität Innsbruck berichtet das Wissenschaftsmagazin Nature in seiner Ausgabe vom 1. Dezember.

An Konzepten für Quantencomputer, deren Realisierung bisher bestenfalls in den Kinderschuhen steckt, wird weltweit eifrig geforscht. In enger Zusammenarbeit mit den Theoretikern Otfried Gühne und Wolfgang Dür aus der Innsbrucker Arbeitsgruppe von Hans Jürgen Briegel haben jetzt die IQOQI-Wissenschaftler um Rainer Blatt und Hartmut Häffner gezeigt, dass sie vier, fünf, sechs, sieben oder acht Ionen auf kontrollierte Art und Weise verschränken können. Dazu fangen sie Kalzium-Ionen mit elektromagnetischen Feldern in einer Ionenfalle ein, ordnen sie in einer Reihe nebeneinander an und verschränken sie mit ausgeklügelter Lasertechnologie in so genannten W-Zuständen. Im Fall des Quantenbytes mit acht Ionen erreichten sie damit einen Rechenraum aus 65.536 zum Großteil unabhängigen Elementen.

Nach den bisherigen Ergebnissen sollte das Verfahren skalierbar, die Anzahl der Ionen also noch weiter steigerbar sein. Die Forscher sehen in diesem Experiment daher den Beweis dafür, dass Ionenfallen, wie sie in Innsbruck verwendet wurden, die derzeit vielversprechendste Technologie für die Umsetzung größerer Rechenräume darstellen. Konkurrierende Verfahren setzen beispielsweise auf neutrale Atome statt auf Ionen.

Im Wettstreit mit einer konkurrierenden Gruppe um Dietrich Leibfried am National Institute of Technology (NIST) in Colorado, die in der gleichen Nature-Ausgabe über die Verschränkung von sechs Atomen berichtet, haben die Innsbrucker Forscher mit dem Quantenbyte jetzt die Nase vorn gehabt. Das sei zwar eine schöne Bestätigung, erklärte Blatt laut Presseerklärung des IQOQI, "für unsere Forschung ist allerdings entscheidend, dass wir mit diesem Experiment nun ein Werkzeug zur Hand haben, mit dem wir die Prozesse der Quanteninformationsverarbeitung sehr genau studieren können".

Das Quantenbyte ist nicht der erste Durchbruch in der Quantenforschung, der aus Innsbruck vermeldet wurde. Peter Zoller und Hans Jürgen Briegel arbeiten an weltweit beachteten Konzepten für Quantencomputer und die mit dem IQOQI verbundene Gruppe um Anton Zeilinger in Wien erregte vor einiger Zeit Aufmerksamkeit mit der ersten praktischen Anwendung der Teleportation von Quantenzuständen, einem Kunststück, mit dessen Demonstration IQOQI und NIST im vergangenen Jahr beide gleichauf lagen. (anm)

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