Suche nach Prozessor und Speicher
Zur Studie in den "Physical Review Letters":
"Cavity QED with Magnetically Coupled Collective Spin States" von R. Amsüss et al.
In der herkömmlichen Informationstechnologie ist das Bit die kleinste Informationseinheit, das zwei Zustände - etwa Ja/Nein oder 0/1 - einnehmen kann. Beim Quantencomputer sollen Quantenzustände als kleinste Einheit - genannt Quantenbit (Qubit) - dienen. Weil dabei die Gesetze der Quantenwelt gelten, kann ein solcher Quantenzustand den Schwebezustand zwischen zwei Möglichkeiten einnehmen, also nicht nur den Wert 0 oder 1, sondern auch alle Werte dazwischen. Mit mehreren solchen Quantenbits könnte man deshalb bestimmte Probleme wesentlich schneller lösen als in einem klassischen Computer.
Dort führt der Prozessor die Berechnungen durch, über einen sogenannten Datenbus werden die Ergebnisse zum Speicher geleitet, wo sie möglichst dauerhaft erhalten bleiben sollen. Auf dem Weg zum Quantencomputer werden für Prozessor und Speicher verschiedene Ideen verfolgt, "allerdings gibt es kein Quantensystem, das alle Anforderungen gleichzeitig erfüllt", erklärte Johannes Majer vom Atominstitut der TU Wien am Mittwoch in einer Aussendung. Aus diesem Grund haben die Wiener Forscher zwei völlig verschiedene Quantensysteme - nämlich Mikrowellen und Diamant - gekoppelt, um deren Vorteile zu nutzen.
Mikrowellen als Datenbus
Ziel sei es, so der Erstautor der Studie, Robert Amsüss, im Gespräch mit der APA, einen Quantenzustand mit Hilfe eines supraleitenden Schaltkreises zu erzeugen. Ein solcher auf einem Chip realisierter Schaltkreis lasse sich wie ein künstliches Atom manipulieren und könnte beispielsweise einen gewünschten Quantenzustand in Form eines Photons mit einer Wellenlänge im Mikrowellenbereich emittieren. In der nun veröffentlichten, am "Vienna Center for Quantum Science and Technology" (VCQ) durchgeführten Arbeit haben die Wissenschaftler theoretisch gezeigt, dass ein Mikrowellen-Resonator, der die ankommenden Mikrowellen aufnimmt, an eine dünne Diamantschicht angekoppelt werden kann.
Damit fungiert der Mikrowellen-Resonator wie ein Datenbus in einem herkömmlichen PC, der die Information zum Speicher - im konkreten Fall der Diamant - weitertransportiert. Die dabei verwendeten Diamanten dürfen nicht perfekt sein, der Kristall darf nicht nur aus Kohlenstoff-Atomen bestehen. Vielmehr müssen Fremdatome - konkret Stickstoff - sowie Leerstellen im Kristallgitter eingebaut werden. In den Stickstoff-Atomen kann dann die Quanteninformation gespeichert werden. Als nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler Quantenbits mit Hilfe supraleitender Schaltkreise erzeugen und im Diamant abspeichern.
science.ORF.at/APA
