Nächster Schritt zum Quantencomputer
Innsbrucker Quantenphysikern dürfte nun ein neuer Schritt in Richtung Quantencomputer gelungen sein: Ein Quantenregister wird selektiv ausgelesen und das Quantenprogramm reagiert dann aktiv auf diese Messung.
Die technologische Anwendung quantenmechanischer Eigenschaften soll die Datenverarbeitung in Zukunft wesentlich leistungsfähiger machen, als das derzeit mit den modernsten Supercomputern möglich ist.
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 spielt eine zentrale Rolle bei der Steigerung der Rechenleistung in einem Quantenrechner, wohingegen das selektive Auslesen es erlaube, gezielt einen Teil der Quanteninformation auszulesen.
Forscher nähern sich QuantencomputerBegriff der Verschränkung
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.
Der Begriff der Verschränkung wurde vom österreichischen Physiker Erwin Schrödinger bereits in den 30er Jahren eingeführt. Dabei gebe es zwei grundlegend verschiedene Klassen der Verschränkung - einerseits die der 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 und seinen Zustand zu 0 oder 1 bestimme.
Weitere Rechenoperationen
Wie die Messungen aus Innsbruck nun zeigen, könne man sogar auf
dieses Ergebnis reagieren und an den restlichen Quantenbits weitere
Rechenoperationen durchführen, abhängig vom Ergebnis der ersten
Messung.
Durchbruch bei der TeleportationNeue Möglichkeiten eröffnet
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 einem 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.