Dem Quantencomputer ein Stück näher

3. Juni 2004, 20:00
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Innsbrucker Quanten­physiker wollen mit Anwendung quanten­mechanischer Eigen­schaften Datenver­arbeitung leistungs­fähiger machen

Innsbruck - Innsbrucker Quantenphysikern dürfte ein neuer Schritt in Richtung Quantencomputer gelungen sein: Ein Quantenregister wird selektiv ausgelesen und das Quantenprogramm reagiert dann aktiv auf diese Messung. Darüber berichtet das Fachmagazin "Science". Die technologische Anwendung quantenmechanischer Eigenschaften soll die Datenverarbeitung in Zukunft wesentlich leistungsfähiger machen, als dies derzeit mit den modernsten Supercomputern möglich ist.

Verschränkung von drei Quantenbits

Die Forschungen am Institut für Experimentalphysik an der Universität Innsbruck betreffen die Verschränkung von drei Quantenbits in einem elementaren Quantencomputer und dessen selektive Auslese durch eine Quantenmessung. Verschränkung spiele eine zentrale Rolle bei der Steigerung der Rechenleistung in einem Quantenrechner, wohingegen das selektive Auslesen es erlaube, gezielt einen Teil der Quanteninformation auszulesen.

Im Experiment seien dazu die Ionen in einer Paul-Falle gespeichert und durch eine Sequenz von Laserpulsen in einen verschränkten Zustand gebracht worden. Der Gesamtzustand aller Teilchen sei dann wohl bekannt, der Zustand jedes einzelnen Teilchens aber völlig unbekannt. Dieser Begriff der Verschränkung sei vom österreichischen Physiker Erwin Schrödinger bereits in den dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts eingeführt worden.

Klassen der Verschränkung

Dabei gebe es zwei grundlegend verschiedene Klassen der Verschränkung - einerseits die der so genannten Greenberger-Horne-Zeilinger-Zustände und andererseits die der W-Zustände, mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften. Diese zeigten sich besonders deutlich, wenn man nur eines der Quantenbits beobachtete, seinen Zustand zu 0 oder 1 bestimme. Wie die Messungen aus Innsbruck nun zeigen würden, könne man sogar auf dieses Ergebnis reagieren und an den restlichen Quantenbits weitere Rechenoperationen durchführen, abhängig vom Ergebnis der ersten Messung.

Teleportation von materiellen Quantenbits

Die neuen Experimente eröffneten die Möglichkeit, wichtige und weit kompliziertere Quanten-Rechenprozesse zu verwirklichen. Dazu zählten unter anderem die Teleportation von materiellen Quantenbits und die Fehlerkorrektur in einen Quantencomputer. Außerdem zeigten die Experimente, in welcher nahezu idealen Weise sich einzelne, gefangene Atome für die Realisierung eines Quantencomputers eignen würden, um die Informationsverarbeitung der Zukunft völlig zu verändern. (APA)

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Science

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