Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf dem Weg zum Quantencomputer

10.05.2012
VolkswagenStiftung fördert materialwissenschaftliches Projekt unter
Leitung der JGU mit 550.000 Euro

Die VolkswagenStiftung fördert ein materialwissenschaftliches Gemeinschaftsprojekt der Universitäten Mainz und Osnabrück sowie des Forschungszentrums Jülich für drei Jahre und stellt dafür 550.000 Euro zur Verfügung.

Die entsprechende Bewilligung erhielten die Projektleiter, Prof. Dr. Angelika Kühnle und Dr. Wolfgang Harneit vom Institut für Physikalische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), im vergangenen März. Das Projekt baut auf einem ebenfalls von der VolkswagenStiftung geförderten Vorgängerprojekt auf, das vor Kurzem abgeschlossen wurde.

Gesamtziel der Projekte ist es, die Realisierbarkeit eines Quantencomputers auf der Basis von Elektronenspins zu demonstrieren. Mit Quantencomputern lassen sich theoretisch wesentlich effizienter Berechnungen anstellen als mit herkömmlichen, siliziumbasierten Computern. Allerdings sind die nötigen Materialien für eine alltagstaugliche Anwendung von Quantencomputern noch nicht gefunden worden.

Das Projektteam um Kühnle und Harneit verwendet für seine Untersuchungen spezielle Fullerene, fußballförmige Kohlenstoffmoleküle, in die jeweils ein Stickstoffatom gebettet ist. Der Elektronenspin dieser Stickstoffatome dient als Qubit, das Analogon eines Bits in der Quanteninformationstechnologie. Um diese Qubits auszulesen, platzieren die Wissenschaftler die Fullerene auf Diamanten mit sogenannten Stickstoff-Fehlstellen, die wiederum optisch ausgelesen werden. Die Strategie, Fullerene als Qubits einzusetzen, stammt ursprünglich von Wolfgang Harneit, der das erste Konzept dazu bereits im Jahr 2002 vorstellte.

Im ersten Projekt wiesen die Forscher nach, dass die Ergebnisse von Quantenberechnungen in Fullerenen über die Stickstoff-Fehlstellen in Diamanten ausgelesen werden können. Allerdings ordneten sich die Fullerene noch nicht so auf den Diamanten an, dass tatsächlich nachvollziehbare Berechnungen möglich geworden wären. Im zweiten Projekt wollen die Forscher die Fullerene nun in Kohlenstoff-Nanoröhrchen fixieren und diese dann auf den Diamanten platzieren. Die dadurch erreichbare Anordnung soll anschließend auch größere nachvollziehbare Quantenberechnungen ermöglichen.

„Wir arbeiten an einem in weiten Bereichen skalierbaren Quantencomputer, weil die Silizium-Technologie an ihre Grenzen stößt“, sagt Angelika Kühnle. „Ein Quantencomputer wäre ein komplett neues Design eines Rechners mit ungeahnten Kapazitäten.“ Das aktuelle Projekt mit dem Namen „Spin quantum computing based on endohedral fullerenes with integrated single-spin read-out via nitrogen vacancy centres in diamond“ wird wie sein Vorläufer durch die Initiative „Integration molekularer Komponenten in funktionale makroskopische Systeme“ der VolkswagenStiftung gefördert.

Angelika Kühnle ist mit ihren Forschungen maßgeblich am Cluster „Molecularly Controlled Non-Equilibrium“ (MCNE) der Universität Mainz beteiligt, das sich zurzeit in der abschließenden Auswahlrunde der Bundesexzellenzinitiative befindet.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Angelika Kühnle
Institut für Physikalische Chemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
D 55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-23930
Fax +49 6131 39-53930
E-Mail: kuehnle@uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-mainz.de/FB/Chemie/Kuehnle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Mikroplastik in Meeren: Hochschule Niederrhein forscht an biologisch abbaubarer Sport-Kleidung
18.09.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Flexibler Leichtbau für individualisierte Produkte durch 3D-Druck und Faserverbundtechnologie
13.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie