Kommunizieren in der Welt der Quanten

15. Juni 2010, 19:16
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Österreicher legt Konzept für Qubits-Transfer vor

Sollte es jemals den Quantencomputer geben, werden Aufgaben wie Rechnen oder Speichern auf verschiedene physikalische Systeme verteilt sein: Atome eignen sich als langlebige Quantenspeicher, Photonen dagegen gut für die Übertragung von Informationen über lange Distanzen. Die Verbindung dieser Systeme stellt die Wissenschaft noch vor Probleme. Der derzeit in Harvard tätige, aus Tirol stammende Physiker Peter Rabl hat ein Konzept entwickelt, wie die Kommunikation zwischen Quantensystemen funktionieren könnte. Die Arbeit wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Grundlage aller Systeme in einem Quantencomputer sind die Quantenbits (Qubits) - analog den Bits beim herkömmlichen Computer. Es gibt schon "einen ganzen Zoo von verschiedenen Möglichkeiten, solche Quantenbits zu bauen", erklärte der an Rabls Arbeit beteiligte Physiker Peter Zoller vom Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI). Beispiele sind Ionen in Ionenfallen, winzige Defekte in Festkörper-Strukturen wie Diamanten, in Nanostrukturen "eingesperrte" Elektronen oder bestimmte Zustände von Photonen. Ein Träger für Qubits ist der Spin - quasi die Eigendrehung - von Elektronen von Störstellen-Atomen in Festkörpern wie Diamant. Dieser Spin, der im Fokus von Rabls Arbeit steht, nimmt üblicherweise nur zwei Richtungen ein, was den klassischen Zuständen 0 und 1 entspricht. Vorteil des Spins ist sein nur kleines magnetisches Moment. Damit kommt es kaum zur Wechselwirkung mit der Umgebung, eine Quanteninformation bleibt lange erhalten. Nachteil dieser geringen Wechselwirkung ist die schwierige "Kommunikation" zwischen derart konstruierten Qubits bzw. mit anderen Quantensystemen. Rabl hat nun ein Konzept für eine Art Daten-Transfer entwickelt, der die Kommunikation zwischen Spin-Qubits in Festkörper-Strukturen ermöglichen soll.

Rabl wird im Herbst nach Innsbruck zurückkehren und Senior Scientist in Zollers Gruppe. Die Tiroler Landeshauptstadt gilt als Exzellenzzentrum für Quantenphysik und für den Nachwuchs in diesem Fach. Zwei der insgesamt sechs gerade vergebenen Start-Preise gingen dorthin: an Barbara Kraus vom Institut für Theoretische Physik der Uni Innsbruck und an Florian Schreck vom IQOQI. (APA, red/DER STANDARD, Printausgabe, 16.06.2010)

 

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