Quantencomputer: Fünf Zustände für Qudits auf Supraleiter

US-Universität erforscht einfachere Testsysteme

Nach dem Qubit, der Informationseinheit eines Quantencomputers, kommt das Qudits. Es kennt nicht zwei oder wie bisher maximal drei Zustände, sondern d Zustände - daher der Name. An der Universität von Santa Barbara (UCSB) hat man nun für die Qudits ein vergleichsweise einfaches Testsystem gebaut.

Um den praktischen Einsatz von Quantencomputern zu entwickeln, gibt es mehrere Ansätze. Die Zahl der Qubits so einfach zu erhöhen, wie man etwa die Busbreite eines PC-Prozessors vervielfacht, ist dabei bisher nur schwer möglich, weil sich die Quantenzustände gegenseitig beeinflussen.

Zum Glück kann aber ein Quanteneffekt nicht nur einen Zustand einnehmen, wie das elektrische Bit mit 0 oder 1, sondern mehrere. Aus dem Qubit wird dann ein Qudit mit d Zuständen. Das erhöht auch die Zahl der gespeicherten Informationen oder die Rechenleistung.

Ein weiteres Problem ist die Beobachtung der Quanteneffekte mit Qubits oder Qudits. Auf einem vergleichsweise großen Supraleiter haben Forscher der Universität von Santa Barbara nun ein Quantensystem gebaut, mit dem sie fünf Zustände von Qudits beobachten konnten. Dabei waren auch mehrere Wechsel des Quantenzustandes parallel zu beobachten.

Das ist ein Novum, weil die Messung beziehungsweise Beobachtung selbst in der Quantenmechanik stets das Ergebnis beeinflusst. Steht mehr Raum zur Verfügung, so treten diese Verfälschungen in geringerem Umfang auf. Vom praktischen Einsatz ist aber auch das neue System noch entfernt, es soll vielmehr als Simulator für Quantencomputer dienen, ähnlich wie man neue Halbleiter heute schon per Software simulieren kann.

Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler in der Ausgabe 325 des US-Magazins "Science" veröffentlicht. Einzelne Arbeiten, die zum Gesamterfolg beigetragen haben, finden sich auch auf den Seiten zu Quantencomputern der UCSB.