Abo
  • Services:
Anzeige
Versuchsanordnung mit grünem Laser, mit der Wiener Forscher das optische Quanten-Computing verbessert haben
Versuchsanordnung mit grünem Laser, mit der Wiener Forscher das optische Quanten-Computing verbessert haben (Bild: IQOQI Wien)

Rechnen mit Licht

Es gibt viele Wege, einen Quantencomputer zu konstruieren. Ein geeignetes System muss fünf Kriterien erfüllen, die erstmals der IBM-Forscher David DiVincenzo formuliert hat:

• Man braucht ein Qubit, also ein quantenphysikalisches System mit einer Überlagerung aus zwei gut trennbaren Zuständen.

• Es muss möglich sein, die Qubits in einen definierten Anfangszustand zu versetzen.

• Die Qubits müssen sich auslesen lassen.

Anzeige

• Es müssen Rechenoperationen an den Qubits möglich sein.

• Die Dekohärenz-Zeit muss länger sein als die Zeit, die man für einen Rechenschritt inklusive Vorbereitung und Auslesen braucht.

Es bietet sich an, mit dem System zu starten, das in der Quantenphysik zuerst die Aufmerksamkeit der Forscher bekam: mit dem Licht. Das sogenannte optische Quanten-Computing hat den Vorteil, dass verschränkte Lichtteilchen (Photonen) schnell und billig herzustellen sind. Kein anderes System lässt sich so sauber verschränken wie die Photonen. Was jedoch nicht so simpel ist: die Lichtteilchen miteinander wechselwirken zu lassen. Ein weiterer kleiner Nachteil: Photonen entfliehen den Forschern mit Lichtgeschwindigkeit.

  • Die Bloch-Kugel (Bild: Smite-Meister/CC BY-SA 3.0)
  • Im Inneren dieser Vakuumapparatur fangen die<br>Innsbrucker Quantenphysiker Ionen ein (Bild: Matthias Matting)
  • Versuchsanordnung mit grünem Laser, mit der<br>Wiener Forscher das optische Quanten-Computing verbessert haben<br>(Bild: IQOQI Wien)
  • Supraleitender Chip der Firma IBM (Bild: IBM)
Versuchsanordnung mit grünem Laser, mit der<br>Wiener Forscher das optische Quanten-Computing verbessert haben<br>(Bild: IQOQI Wien)

Dieser Fluchtinstinkt hat aber für die praktische Anwendung auch einen gewissen Charme, denn so lassen sich Informationsverarbeitung und -übertragung gut verbinden. Optischer Datentransfer über Glasfaserkabel ist heute längst Standard. Bei anderen Verfahren müsste man hingegen einen Wandler dazwischenschalten, der naturgemäß verlustbehaftet ist.

Atome in Fallen

Natürlich kann man einen Quantencomputer auch Stück für Stück aus seinen Grundbausteinen zusammensetzen, etwa aus Atomen oder Ionen. Diese Herangehensweise, die Ionenfalle, wählen etwa die Physiker der für ihre Quantenphysik-Abteilung bekannten Innsbrucker Universität. Nutzt man nur wenige Atome, fällt es deutlich leichter, diese zu kontrollieren. Trotzdem müssen die Atome extrem tiefgekühlt sein, damit ihre Eigenbewegung keine Rolle mehr spielt.

Außerdem stören schon kleinste Vibrationen - die Innsbrucker Forscher haben sich deshalb beim Neubau ihres Institutsgebäudes einen riesigen, gummigelagerten Betonklotz im Keller installieren lassen, der einen darauf fixierten Experimentiertisch von sämtlichen Vibrationen isoliert.

Wie funktioniert eine Ionenfalle? Zunächst gilt es, einige wenige Ionen zu isolieren. Da sie eine elektrische Ladung besitzen, kann man sie mit Hilfe elektrischer Felder festhalten. Sie sitzen dann wie auf einer Perlenschnur aufgereiht im Vakuum der Apparatur. Bevor man ins Quantenregime kommt, muss man ihnen aber auch noch den größten Teil ihrer Bewegungsenergie abnehmen.

Dazu benutzen die Forscher verschiedene Verfahren, die in unterschiedlichen Temperaturbereichen funktionieren. Im untersten Bereich hilft dann nur noch die sogenannte Dopplerkühlung, bei der den Teilchen mit genau abgemessenen Stößen durch Photonen ein Teil ihres Impulses entzogen wird. Erst beim winzigsten Teil eines Kelvin sitzen die Ionen so ruhig in der Falle, dass man sie in eine gemeinsame Anregung versetzen kann - auch dabei kommt wieder ein Laser zum Einsatz. Dessen Frequenz muss zu den Eigenschaften der Ionen passen. Auf diese Weise ist es den Innsbrucker Forschern gelungen, immerhin 14 Ionen miteinander zu verschränken - das ist derzeit noch Weltrekord. Kein anderes Verfahren kommt dem derzeit nahe. Auch was die Güte und Vielfalt der auf Ionenfallen möglichen Quanten-Operationen betrifft, liegen derartige Systeme weit vorn.

 Verschränkung muss seinStromkreise und Quantenpunkte 

eye home zur Startseite
Zeitvertreib 15. Aug 2014

Sorry ich glaube soweit bist du noch nicht ;) Nicht böse gemeint aber um Einstein weiter...

NilsP 18. Jul 2014

Also, gaaanz genau sind es 3,12 Mio Kerne (16.000 Knoten je 2 Ivy Bridge Xeons (12C) + 3...

crmsnrzl 07. Jul 2014

Falsch, man kann nur nicht beides GLEICHZEITIG mit beliebiger Genauigkeit wissen.

Flö. 07. Jul 2014

Die Illuminaten natürlich! SCNR :D

Citadelle 07. Jul 2014

Hallo Ich finde das mit den Problemklassen sehr interessant. Also P und NP Problematiken...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. Robert Bosch Starter Motors Generators GmbH, Schwieberdingen
  2. Dataport, Hamburg
  3. Vaillant GmbH, Remscheid
  4. Software AG, verschiedene Standorte


Anzeige
Spiele-Angebote
  1. (-50%) 14,99€
  2. 14,99€
  3. 9,49€

Folgen Sie uns
       


  1. Kosmobits im Test

    Tausch den Spielecontroller gegen einen Mikrocontroller!

  2. Open Data

    Daten für den Schweizer Verkehr werden frei veröffentlicht

  3. Telekom

    1,1 Millionen Haushalte erhalten VDSL oder Vectoring

  4. Android-Verbreitung

    Nougat bleibt bei niedrigem Marktanteil

  5. Kernfusion

    Wendelstein 7-X funktioniert nach Plan

  6. Skylake-R

    Intel stellt 14-nm-Prozessoren schon nach acht Monaten ein

  7. Google

    Neue App für persönliche Sicherheit

  8. Android-Dezember-Updates

    Patch für Dirty Cow und Android 7.1.1 mit neuen Emojis

  9. Amazon Go

    Supermarkt ganz ohne Kasse

  10. Apollo Lake

    Intel bringt neue NUC-Mini-PCs mit Atom-Antrieb



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
HPE: Was The Machine ist und was nicht
HPE
Was The Machine ist und was nicht
  1. IaaS und PaaS Suse bekommt Cloudtechnik von HPE und wird Lieblings-Linux
  2. Memory-Driven Computing HPE zeigt Prototyp von The Machine
  3. Micro Focus HP Enterprise verkauft Software für 2,5 Milliarden Dollar

Nach Angriff auf Telekom: Mit dem Strafrecht Router ins Terrorcamp schicken oder so
Nach Angriff auf Telekom
Mit dem Strafrecht Router ins Terrorcamp schicken oder so
  1. 0-Day Tor und Firefox patchen ausgenutzten Javascript-Exploit
  2. Pornoseite Xhamster spricht von Fake-Leak
  3. Mitfahrgelegenheit.de 640.000 Ibans von Mitfahrzentrale-Nutzern kopiert

Digitalcharta: Operation am offenen Herzen der europäischen Demokratie
Digitalcharta
Operation am offenen Herzen der europäischen Demokratie
  1. EU-Kommission Mehrwertsteuer für digitale Medien soll sinken
  2. Vernetzte Geräte Verbraucherminister fordern Datenschutz im Haushalt
  3. Neue Richtlinie EU plant Netzsperren und Staatstrojaner

  1. Re: Bei uns lag neulich eine Karte im...

    schily | 13:06

  2. Re: Unfassbar...

    TheUnichi | 13:06

  3. Re: Helikopter-App

    Svenson0711 | 13:03

  4. Re: Umso weniger der Kunde das Gefühl hat, Geld...

    MK899 | 13:03

  5. Re: Bullshit!

    Genie | 13:02


  1. 12:01

  2. 11:52

  3. 11:51

  4. 11:48

  5. 11:39

  6. 11:39

  7. 11:32

  8. 11:26


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel