Innsbrucker erzeugten das erste "Quantenbyte"

7. Dezember 2005, 15:15
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Auf dem Weg zum Quantencomputer: Erstmals wurde eine größere Anzahl von Atomen miteinander verschränkt

Innsbruck - Die "Verschränkung" gleich mehrerer Atome, die nun gelungen ist, war absehbar. Und dass es Innsbrucker Physiker sein würden, denen dies gelingt, durfte man auch annehmen, war ihnen doch im Vorjahr weltweit zum ersten Mal die Teleportation von Atomen gelungen.

Das Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaft hat sich mit seinen Forschern rund um die Professoren Rainer Blatt, Hans Briegel, Rudolf Grimm und Peter Zoller in den vergangenen Jahren zum international wohl angesehensten Zentrum für Quantenphysik etabliert. Publikationen in den renommiertesten Fachmagazinen sind fast schon Routine, auch der jüngste Coup der Innsbrucker ist heute im britischen Nature veröffentlicht: Die Gruppe um Rainer Blatt konnte erstmals ein so genanntes Quantenbyte (Qubyte) erzeugen, indem sie acht Ionen kontrolliert miteinander verschränkten - ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Quantencomputer.

Der von Erwin Schrödinger eingeführte Begriff "Verschränkung" ist laut Albert Einstein eine "spukhafte Fernwirkung" von Teilchen, die über beliebige Entfernungen so eng miteinander verbunden sind, dass das eine ohne Zeitverlust den Zustand des anderen annimmt. In der Quantenwelt kann ein Teilchen verschiedene Zustände annehmen, etwa eine Rotationsrichtung (Spin) links oder rechts - diese kann mit Null oder Eins angegeben werden, was der Informationsverarbeitung in Computern entspricht. Die Übertragung dieser Information von einem Teilchen auf das andere ist "Teleportation".

So wie bei Computern ein Byte aus acht Bits zusammengesetzt ist, haben die Innsbrucker nun ein Quantenbyte aus acht verschränkten Atomen (Quantenbit) erzeugt. Dazu wurden Kalzium-Ionen mit elektromagnetischen Feldern eingefangen, nebeneinander angeordnet und mit ausgeklügelter Lasertechnik (siehe Foto) miteinander verschränkt. Für den Nachweis, dass die Teilchen tatsächlich miteinander verschränkt sind, mussten rund 650.000 Messungen durchgeführt werden. Allein dies dauerte zehn Stunden, die Berechnung der Zahlen und deren Umsetzung in grafische Darstellung auf einem Hochleistungscomputer der Uni dauerte mehrere Wochen. Dies deutet bereits die hohe Überlegenheit von künftigen Quantencomputern gegenüber herkömmlichen Computern an: Was mit den acht Qubit in einer Millisekunde passiert, kann mit einem normalen Computer nur in vielen Stunden berechnet werden. (Andreas Feiertag/DER STANDARD, Print-Ausgabe, 1. 12. 2005)

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  • Mit Lasern wurden die acht Atome von den Innsbrucker Physikern miteinander verschränkt, damit wurde das weltweit erste Quantenbyte erzeugt.
    foto: institut für quantenoptik und quanteninformatik

    Mit Lasern wurden die acht Atome von den Innsbrucker Physikern miteinander verschränkt, damit wurde das weltweit erste Quantenbyte erzeugt.

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