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. AVL List GmbH, Graz (Österreich)
  2. IT Services mpsna GmbH, Herten
  3. STAHLGRUBER GmbH, Poing bei München
  4. MBtech Group GmbH & Co. KGaA, Stuttgart


Anzeige
Top-Angebote
  1. (u. a. Far Cry Primal Digital Apex Edition 22,99€, Total War: WARHAMMER 16,99€ und Total War...
  2. 259€ + 5,99€ Versand

Folgen Sie uns
       


  1. Fahrdienst

    London stoppt Uber, Protest wächst

  2. Facebook

    Mark Zuckerberg lenkt im Streit mit Investoren ein

  3. Merged-Reality-Headset

    Intel stellt Project Alloy ein

  4. Teardown

    Glasrückseite des iPhone 8 kann zum Problem werden

  5. E-Mail

    Adobe veröffentlicht versehentlich privaten PGP-Key im Blog

  6. Die Woche im Video

    Schwachstellen, wohin man schaut

  7. UAV

    Matternet startet Drohnenlieferdienst in der Schweiz

  8. Joint Venture

    Microsoft und Facebook verlegen Seekabel mit 160 Terabit/s

  9. Remote Forensics

    BKA kann eigenen Staatstrojaner nicht einsetzen

  10. Datenbank

    Börsengang von MongoDB soll 100 Millionen US-Dollar bringen



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Olympus Tough TG5 vs. Nikon Coolpix W300: Die Schlechtwetter-Kameras
Olympus Tough TG5 vs. Nikon Coolpix W300
Die Schlechtwetter-Kameras
  1. Mobilestudio Pro 16 im Test Wacom nennt 2,2-Kilogramm-Grafiktablet "mobil"
  2. HP Z8 Workstation Mit 3 TByte RAM und 56 CPU-Kernen komplexe Bilder rendern
  3. Meeting Owl KI-Eule erkennt Teilnehmer in Meetings

E-Paper-Tablet im Test: Mit Remarkable machen digitale Notizen Spaß
E-Paper-Tablet im Test
Mit Remarkable machen digitale Notizen Spaß
  1. Smartphone Yotaphone 3 kommt mit großem E-Paper-Display
  2. Display E-Ink-Hülle für das iPhone 7

Parkplatz-Erkennung: Bosch und Siemens scheitern mit Pilotprojekten
Parkplatz-Erkennung
Bosch und Siemens scheitern mit Pilotprojekten
  1. Community based Parking Mercedes S-Klasse liefert Daten für Boschs Parkplatzsuche

  1. Re: Endlich remove für Streams

    Das... | 21:44

  2. Re: Der starke Kleber

    ArcherV | 21:44

  3. Re: Vodafone ist schlimm - Unitymedia funktioniert

    Silberfan | 21:37

  4. Re: Typich das Veralten der Massen

    violator | 21:19

  5. Re: wie kommt ihr darauf, dass QI bei anderen...

    Silberfan | 21:18


  1. 15:37

  2. 15:08

  3. 14:28

  4. 13:28

  5. 11:03

  6. 09:03

  7. 17:43

  8. 17:25


  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