07.11.2003, 00:00 Uhr
Quantencomputer in Sicht?
Wissenschaftler um Immanuel Bloch und Theodor W. Hänsch präparierten eine Art Rechenregister aus einzelnen Atomen.
In der aktuellen Ausgabe von Nature (30. Oktiober 2003) beschreiben die Forscher, wie sie ein hochparalleles Quantengatter durch die kontrollierte Wechselwirkung zwischen benachbarten Atomen realisiert haben. Solche Quantengatter sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem skalierbaren Quantencomputer und eröffnen neue Perspektiven für genaueste Zeitmessungen.
Grundlage der Entwicklung ist das sogenannte Bose-Einstein-Kondensat. Das ist – neben den bisherigen vier Aggregatzuständen fest, flüssig, gasförmig und Plasma – eine Materieform, in der die einzelnen Atome eines Gases ihre Eigenständigkeit verlieren. Sie reagieren wie ein einziges Objekt; alle Atome haben dieselben physikalischen Eigenschaften. Erreicht wird dieser Zustand wenige Milliardstel über dem absoluten Nullpunkt.
Bricht man nun das Kondensat auf, lassen sich die einzelnen Atome isolieren. Aus den isolierten Atomen kann ein Lichtgitter aufgebaut werden. Jeder Platz im Gitter wird von einem Atom belegt. Insgesamt enthält es mehr als 100.000 Atome. Jedes einzelne Atom ist ein sogenanntes Quantenbit (Q-Bit) mit zwei internen Zuständen 0 und 1.
Eine wichtige Eigenschaft der Quanten-Bits ist nun, dass sie sich nicht nur entweder im Zustand 0 oder 1 befinden, sondern Überlagerungszustände zwischen 0 und 1 einnehmen können.
Sind zwei Atome an einem Gitterplatz, so kommt es zu einer kontrollierten Stosswechselwirkung zwischen beiden Atomen, die als Grundlage für ein Quantengatter dient. In einem solchen einzelnen Quantengatter übt jedes Atom auf seinen rechten und linken Nachbarn gleichzeitig eine Wechselwirkung aus, die an die darauffolgenden Nachbarn weitergeleitet wird.
Durch diese Kette von gleichzeitigen atomaren Wechselwirkungen entstehen Korrelationen zwischen Atomen, die einen hochgradig verschränkten Zustand zulassen. Dieser Zustand kann als Schaltkreis für einen Quantencomputer verwendet werden
Info:
http://www.mpq.mpg.de/~haensch/bec/
Grundlage der Entwicklung ist das sogenannte Bose-Einstein-Kondensat. Das ist – neben den bisherigen vier Aggregatzuständen fest, flüssig, gasförmig und Plasma – eine Materieform, in der die einzelnen Atome eines Gases ihre Eigenständigkeit verlieren. Sie reagieren wie ein einziges Objekt; alle Atome haben dieselben physikalischen Eigenschaften. Erreicht wird dieser Zustand wenige Milliardstel über dem absoluten Nullpunkt.
Bricht man nun das Kondensat auf, lassen sich die einzelnen Atome isolieren. Aus den isolierten Atomen kann ein Lichtgitter aufgebaut werden. Jeder Platz im Gitter wird von einem Atom belegt. Insgesamt enthält es mehr als 100.000 Atome. Jedes einzelne Atom ist ein sogenanntes Quantenbit (Q-Bit) mit zwei internen Zuständen 0 und 1.
Eine wichtige Eigenschaft der Quanten-Bits ist nun, dass sie sich nicht nur entweder im Zustand 0 oder 1 befinden, sondern Überlagerungszustände zwischen 0 und 1 einnehmen können.
Sind zwei Atome an einem Gitterplatz, so kommt es zu einer kontrollierten Stosswechselwirkung zwischen beiden Atomen, die als Grundlage für ein Quantengatter dient. In einem solchen einzelnen Quantengatter übt jedes Atom auf seinen rechten und linken Nachbarn gleichzeitig eine Wechselwirkung aus, die an die darauffolgenden Nachbarn weitergeleitet wird.
Durch diese Kette von gleichzeitigen atomaren Wechselwirkungen entstehen Korrelationen zwischen Atomen, die einen hochgradig verschränkten Zustand zulassen. Dieser Zustand kann als Schaltkreis für einen Quantencomputer verwendet werden
Info:
http://www.mpq.mpg.de/~haensch/bec/
