Home » Wissenschaft » Stabiler Quantenzustand entdeckt: Wieder dichter am Quantencomputer

Stabiler Quantenzustand entdeckt: Wieder dichter am Quantencomputer

Quantencomputer sind die Zukunft der Informationstechnologie. Nur ist diese Zukunft noch eine ganze Ecke weit weg. Quantenzustände ermöglichen schnellere und komplexere Rechenoperationen als aktuelle, traditionelle Chipsätze. Das Problem: Sie sind sehr instabil. Forschern haben nun einen stabilen Quantenzustand entdeckt und die Welt somit wieder einen Schritt näher an ein neues Zeitalter in der Informationstechnologie gebracht.

Quantencomputer - D-Wave Google und NASA

D-Wave Quantencomputer von Google

Stabiler Zustand schützt Quanteninformation

In der letzten Zeit gab es einige interessante Meldungen, die über Fortschritte im Bereich der Quantentechnologie berichteten. So gab ein Team der Aalto University beispielsweise bekannt, eine Möglichkeit zum verlustfreien Wärmetransport gefunden zu haben, was eine effiziente Kühlung von Quantencomputern ermöglichen würde. Ein anderes Team von Forschern hat erfolgreich den Spin von Elektronen umgekehrt. Spannend war auch ein Experiment von Forschern der Universität Innsbruck, in dem demonstriert wurde, dass Quantencomputer deutlich effizienter arbeiten könnten als bisher angenommen.

In diese Meldungen reiht sich nun die Nachricht ein, dass Wissenschaftler des Niels-Bohr-Instituts gezeigt haben, dass es möglich ist, einen stabilen Quantenzustand zu erreichen, bei dem die Quanteninformationen intakt bleiben. Der Zustand wird als “Majorana zero mode” bezeichnet und wird auf einem Nanodraht erreicht. Dabei wird die Information an mehreren Stellen gespeichert, sodass eine Messung an einer Stellung nicht den gesamten Quantenzustand destabilisiert.

Messungen beeinflussen den Quantenzustand nicht

Quantencomputer basieren auf sogenannten Qubits, die Informationen nicht nur als 0en oder 1en speichern, sondern auch als sogenannten Superposition, eine Kombination aus 0en und 1en. Diese Eigenschaft ist es, die den Quantencomputer ihre hohe Rechenkapazität erlaubt. Unglücklicherweise ist diese Eigenschaft auch sehr instabil. Bei einer Messung kollabiert der Superpositions-Zustand in eine 1 oder eine 0, aus dem Qubit wird somit ein gewöhnliches Bit. Im “Majorana zero mode” wird die Information so gespeichert, dass die Messung an einem Ende des Nanodrahts den Zustand am anderen Ende des Drahts nicht beeinflussen. Der Zustand ist so deutlich stabiler und vor der Beeinflussung durch seine Messung geschützt.

We are investigating a new kind of particle, called a Majorana zero mode, which can provide a basis for quantum information that is protected against measurement by a special and who knows, perhaps unique property of these particles. Majorana particles don’t exist as particles on their own, but they can be created using a combination of materials involving superconductors and semiconductors”, so Professor Charles Marcus vom Niels-Bohr-Institut.

Nanodraht ermöglicht stabilen Zustand

Der Zustand wurde auf einem Halbleiter-Nanodraht geschaffen, der nur 10 Mikron lang und 1 Mikron dick ist. Der Draht wurde mit supraleitenden Aluminium ummantelt, extrem heruntergekühlt und einem starken Magnetfeld ausgesetzt. Unter diesen Bedingungen wurde der “Majorana zero mode” erreicht. Der Zustand existiert dabei an beiden Enden des Drahts, nicht aber in seiner Mitte. Um ihn zu destabilisieren, müsste also auf beide Enden des Drahts eingewirkt werden.

Die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass ihre Studie die Entwicklung von Quantencomputern vorantreiben wird.

Teile den Artikel oder unterstütze uns mit einer Spende.


PayPal SpendeAmazon Spendenshopping

Diese Stellenanzeigen könnten dich interessieren


Jetzt einen Kommentar zum Thema schreiben

Ihre E-Mail Adresse wird nicht veröffentlicht! Pflichtfelder sind markiert *

*

Du kannst folgende HTML-Tags benutzen: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>