Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Wege in der Informationstechnologie

23.02.2011
Rechnen mit “künstlichen Atomen“?

Wissenschaftler an der Universität Duisburg-Essen haben eine neue Methode entwickelt, einzelne Elektronen in Halbleiter-Nanostrukturen gezielt zu manipulieren. Zusammen mit Kollegen an der Universität Hamburg und der Ruhr-Universität Bochum ist ihnen damit ein wichtiger Schritt zur Realisierung völlig neuartiger Computerkonzepte gelungen. Darüber berichtet die Zeitschrift Nature Communications in ihrer aktuellen Ausgabe.

Die Elektronen befinden sich in so genannten Quantenpunkten. Das sind kleine Inseln aus einem Halbleitermaterial, eingebettet in die Kristallmatrix eines anderen Halbleiters. Genau wie in der Atomphysik ordnen sich die Elektronen in den Quantenpunkten auf verschiedenen Energieniveaus oder Schalen an.

„Mit der neuen Technik können wir die Energieniveaus nacheinander mit Elektronen befüllen. Normalerweise geschieht das von unten nach oben, also von kleinen zu großen Energien. Jetzt können wir aber auch Elektronen direkt in höhere Schalen platzieren, so dass darunter noch Niveaus frei bleiben“, erläutert Projektleiter Prof. Dr. Axel Lorke. In diesem „Nicht-Gleichgewichtszustand“ kann das so angeregte künstliche Atom wieder in den Grundzustand zurück fallen. Wie schnell dies geschieht, darüber bestimmt der so genannte Spin der Elektronen, das quantenmechanische Äquivalent zum Drall, wie man ihn auch von rotierenden Tennisbällen kennt.

Den Wissenschaftlern ist es nun gelungen, zwei solcher Zustände zu präparieren: Zum einen den, bei dem die Spins parallel stehen (beide Elektronen haben den gleichen Drehsinn) zum anderen den, bei dem sie einen entgegengesetzten Spin haben.

Es geht dabei um bessere Lösungen für die Informationstechnologie. Bisher dient in Computerchips die Ladung der Elektronen als Informationsträger. Der Spin bietet neue Chancen: „Die Quanteninformationsverarbeitung könnte künftig Probleme knacken, an denen heutige Computer scheitern. Beispielsweise für Anwendungen in der Kryptographie, also der Verschlüsselungstechnologie beim Onlinebanking, oder für schnellere Suchmaschinen im Internet“, so Professor Lorke.

Für die Experimente sind Kristalle höchster Güte nötig, um die Halbleiterinseln ohne Defekte und mit einer sehr schmalen Größenverteilung herzustellen. Auf dem Gebiet gehören die Kollegen der Ruhr-Universität Bochum zur Weltspitze. Sie sind ebenso an dem Projekt beteiligt wie Wissenschaftler der Universität Hamburg, deren detaillierte Modellrechnungen die Identifizierung der verschiedenen Spinzustände ermöglichen.

Gefördert wird das Projekt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die EU.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Axel Lorke, Tel. 0203/379-3265/3264, axel.lorke@uni-due.de

Katrin Braun | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-due.de

Weitere Berichte zu: Atom Elektron Energieniveaus Quantenpunkt Spin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Cybersicherheit für die Bahn von morgen
24.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT

nachricht Schutz vor Angriffen dank flexibler Programmierung
22.03.2017 | FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE