Von Quantencomputern und Quasiteilchen

  • Das widerspenstige Kaliumatom in der Mitte stößt die kleineren 
Lithiumatome weg. Der so entstehende komplexe Zustand wird als Quasiteilchen beschrieben.
    abbildung: ritsch

    Das widerspenstige Kaliumatom in der Mitte stößt die kleineren Lithiumatome weg. Der so entstehende komplexe Zustand wird als Quasiteilchen beschrieben.

Innsbrucker Forscher bringen die komplexe Welt der Elementarteilchen einer Nutzung näher - Zwei Studien in "Nature" publiziert

Innsbruck - Auf die praktischen Anwendungen quantenphysikalischer Phänomene werden große Hoffnungen gesetzt. Der Quantencomputer soll die Informationsverarbeitung revolutionieren, widerstandsfreie Übertragung von Energie ist ein weiteres Ziel.

Seit Jahren sind zwei Innsbrucker Institute in der Fachwelt bekannt dafür, den Weg zur Realisierung solcher Vorstellungen zu ebnen. Gleichzeitig haben sie gerade in der Fachzeitschrift "Nature" ihre neuesten Forschungsergebnisse veröffentlicht.

Das Team um Rainer Blatt am Physik-Institut der Universität Innsbruck arbeitet an einer Schnittstelle zwischen Quantencomputer und Quanteninternet. Die Forscher nutzen dabei das Phänomen der Verschränkung von subatomaren Teilchen. Mit dessen Hilfe können nicht nur die Computer selbst ungleich schneller und komplexer arbeiten als herkömmliche Rechner. Es dient auch zur Übertragung der Information.

Konkret ist es den Physikern gelungen, ein Ion mithilfe eines gezielten Lasers anzuregen, das heißt in einen höheren Energiezustand zu versetzen. Dabei entstehen mit dem Ion verschränkte Photonen - Teilchen, die über beliebige Distanzen mit dem Ion verbunden sind. Sie haben perfekt definierte gemeinsame Eigenschaften. Dies ist nicht zum ersten Mal gelungen, aber, wie die beteiligte Forscherin Tracy Northup betont, "die Ausbeute der verschränkten Photonen ist um ein Vielfaches höher". Außerdem kann durch Änderungen am Laserstrahl die Verschränkung beliebig eingestellt und ein äußerst präziser Quantenzustand erreicht werden. Noch ist keine Information übertragen worden, aber Fernziel ist es, durch Verschränkung zwischen Materie und Licht entfernte Prozessoren miteinander zu verbinden.

Eine Millisekunde Leben

Den Innsbrucker Kollegen am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ist es hingegen gelungen, "Quasiteilchen" zu zähmen. Das sind keine eigenständigen Elementarteilchen, vielmehr Zustände bzw. Eigenschaften eines Teilchens, das mit seiner Umgebung in Wechselwirkung steht. Konkret geht es hier um ein "repulsives Polaron", ein Kaliumatom, das sich durch Quantengas aus Lithium bewegt und dabei die Lithiumatome abstößt. Das Phänomen wurde zuerst an Elektronen beobachtet, die einen Festkörper beim Durchdringen "verzerren".

Die Zähmung des widerspenstigen Teilchens gelang dem Team um Rudolf Grimm, indem es das Gas auf nur ein Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt (minus 273 Grad) abkühlte und damit die Eigenschaften des ansonsten extrem flüchtigen abstoßenden Polarons untersuchen konnte.

In diesem Zustand der Quasiteilchen können die Forscher komplexe Prozesse auch in Festkörpern vereinfacht beschreiben. Normalerweise zerfallen die Partikel in Festkörpern und auch in Gasen sehr rasch. Zu ihrer Überraschung stellten Grimm und seine Mitarbeiter aber fest, dass die von ihnen erzeugten Polaronen "eine gegenüber früheren Experimenten um das Zehnfache gesteigerte Lebensdauer hatten", was für viele Beobachtungen von Nutzen ist und etwa zum besseren Verständnis von Hochtemperatursupraleitung beitragen kann: widerstandsloser Leitfähigkeit nicht nur nahe am absoluten Gefrierpunkt.

Natürlich ist alles relativ: Die Lebensdauer der Polaronen beträgt gerade einmal eine Millisekunde. (APA/mf, DER STANDARD, 24.5.2012)

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Soll ich mir jetzt noch einen neuen Computer kaufen oder nicht?

Als Quantenbit wüde ich sagen, von ja über na über jein bis nein ist alles möglich.

Quasiteilchen.

Das hätte sich der Qualtinger nie zu träumen getraut :-)

woins an Tee mit Rum?

Jo ohne Tee.

Den hat doch nix mehr gewundert, was da im Weltenraum passiert. Weil dort hat er sich ja auskennt wie im Gemeindebau.

(halt seine bekannteste Figur)

:-)

Was ich super finde - Grundlagenforschung für ...

... zukünftige Computersysteme (und wer weiß, für was noch alles - z.b. Kommunikation) "made in Austria".

diese techniken werden aber nie in haushaltscomputer einfließen. ich glaub, da wird mit den begriffen etwas ungenau umgegangen.

Nicht täuschen lassen

Wovon hier die Rede ist, hat mit Computern und Datenverarbeitung ungefähr soviel zu tun, wie der Überlichtantrieb der Enterprise mit einem Benzinmotor. Niemand unter uns wird je einen "Quantencomputer" real erleben. Das ist lediglich die Marketing-Phantasie von etwas zu
publikationssüchtigen Forschern.

„Ich glaube, es gibt einen weltweiten Bedarf an vielleicht fünf Computern.“

(IBM-Chef Thomas J. Watson, 1943)

Witzig

Genau das hat man vor nicht einmal 100 Jahren über die Computer-Pioniere auch gesagt und ich glaube sie sitzen gerade auch vor einem, stimmts?

vor 100 Jahren waren wohl noch keine Computerpioniere auf dem Plan, außer man will unter "Computer" Rechenmaschine ganz allgemeinhin verstehen, dann gibt es aber schon seit der Antike Computer
was "wir" unter Computer verstehen, fängt frühestens so ab den 1930ern an

Zitat: "vor nicht einmal 100 Jahren" dh < 100

2012-1930=82

82 < 100 oder?

... ich neige mein Haupt

gar wohl noch älter

Die Grundlagen der heutigen Computerarchitektur sind sogar noch älter. Manchmal sogar mit Bauplänen. In einigen Fällen sogar als Prototyp nachgebaut

red keinen schmarrn...

...ein quantencomputer steht bereits in ibk...er hat nur noch ziemlich wenige bits

das hat aber wenig mit echten computern zu tun. ist mehr eine versuchsanordnung in einem labor.
diese quantentechniken sind eher nicht alltagstauglich. ;-)

hab ich was andres behauptet? :)...

...ein quantencomputer ist ja nicht per se schneller, sondern nur eine bestimmte klasse von problemen kann mit solchen computern schneller gelöst werden

Und schaut net gerade sehr schmuck aus .. wenn die Holzkistn da Quantencomputer war :)

Ich glaube es geht nicht um publikationssüchtige Forscher sondern um die Finanzierung. Forschung kostet sehr viel Geld und mit dem Statement: "Wir machen euch einen Quantencomputer, aber realisierbar ist dieser erst in 200 Jahren!" lassen sich Schwieriger Geldgeber finden als unter dem Motto "Gottesteilchen" oder "Quantencomputer - jetzt!"

Damit sollte sie sich abfinden und nicht gleich den Forscherteufel an die Wand malen! Das Problem ist nicht die Forschung sondern die Finanzierung derselben.

das probelem ist eher, daß die forschung über die finanzierung gesteuert, beschnitten und in gewisse richtungen gelenkt wird - darum gurken wir vermutlich auch seit 120 jahren mit dem ottomotor durch die gegend - das profitstreben der geldgeber entscheidet über den fortschritt, oder halt in unserem fall dessen ermangelung, tabuisiert gewisse gebiete, fördert andere.....von freien wissenschaften können spätestens seit den 40ern des 20 jhdts nur mehr träumen

Das ist nicht das Problem, sondern im Wesen einer Finanzierung aus Steuermittel begründet.

bauen sie mir einen wirbel-schwurbel-motor.

oh, sie sind traurig, dass man ihnen nicht einfach so glaubt? dass man ihnen nur hürden in den weg legt, anstatt sie einfach so zu feiern wie sie das zu verdienen glauben? das ist ja so so so gemein.

so kenn ich dich ja gar nicht...

...kannst ja richtig grantig werden ;)

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