Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kraftstoff für den Quantencomputer

24.01.2008
Internationales Forscherteam um Freiburger Quantenphysiker beschreibt erstmals den Verbrauch quantenmechanischer "Verschränkung"

Die Revolution der Informationstechnologien findet bereits statt: Die Quantenmechanik - jene ebenso merkwürdige wie fundamentale Theorie, die die mikroskopische Welt der kleinsten Teilchen beschreibt - hält Einzug in die Kommunikation und Verschlüsselung großer Datenmengen, und womöglich bald auch in ihre Verarbeitung auf geeigneten (Quanten-) Rechnerarchitekturen.

Information wird hier in "Quanten-Bits" - analog den Bits 0 und 1 einer konventionellen Rechenmaschine - kodiert; Photonen, Atome, Ionen oder andere Quantenobjekte dienen als physikalische Träger dieser elementaren Einheit. Für den letzten Schritt zum Quantencomputer fehlt bisher aber ein hinreichendes Verständnis der grundlegenden Ressource der Quanteninformationstechnologie, der "Verschränkung" der die Quanten-Bits darstellenden Teilchen. Diese garantiert eine in der uns umgebenden, mikroskopischen Welt unerreichbar starke Korrelation der Quantenbits im Laufe der Ausführung eines Quantenalgorithmus, und erlaubt somit eine Synchronizität, die sich auf herkömmlichen, "klassischen" Supercomputern nicht erzielen lässt.

Doch Verschränkung ist ein zartes Pflänzchen und höchst fragil: Jeder unkontrollierte Umgebungseinfluss, und sei es das leise Zittern eines Labortisches, macht sie zunichte, weswegen die heutigen experimentellen Vorläufer von Quantencomputern sehr sorgsam gegen die Umgebung abgeschirmt werden müssen. Die für die tatsächliche Realisierung eines Quantencomputers entscheidende Gretchenfrage ist daher jene nach der Zeitskala, auf der sich Verschränkung unter realistischen Bedingungen konservieren lässt: binnen dieser Zeitspanne muss die gewünschte algorithmische Aufgabe gelöst sein. Ein internationales Forscherteam um die Freiburger Quantenphysiker Markus Tiersch, Fernando de Melo und Andreas Buchleitner legt nun in der Zeitschrift Nature Physics (online Publikation 23. Dez. 2007) eine einfache Formel vor, die erstmals die Abschätzung der Lebensdauer dieser grundlegenden Ressource der Quanteninformationsverarbeitung unter sehr allgemeinen Bedingungen ermöglicht.

... mehr zu:
»Quantenbit »Quantencomputer

"Bisher hatten wir nur Einzelergebnisse für bestimmte Spezialfälle, ohne systematisches Verständnis", sagt Andreas Buchleitner, "Dies war sicher dem Umstand geschuldet, dass die sehr abstrakte Eigenschaft 'Verschränkung' sich unserer Intuition noch weitgehend entzieht. Mit unserer Formel bringen wir nun erstmals eine relativ große und für die Anwendung - etwa in der Kryptographie - relevante Klasse von Szenarien unter einen Hut", freut sich der Physiker. "Dank ihrer einfachen Struktur hat die Formel fast schon Lehrbuchcharakter." Doch die Freiburger Quantenmechaniker und ihre Kollegen aus Aachen, Brasilien und Südafrika sind lange noch nicht zufrieden. Es handle sich hier lediglich um den allerersten Schritt - die Formel gilt nur für aus zwei Quantenbits konstruierte Quantencomputer.

Das nächste Ziel ist die Verallgemeinerung für wirklich große Register von Quantenbits - in einem richtigen Quantencomputer müssen tausende solcher Bausteine miteinander verschränkt werden: "Damit nähern wir uns letztlich dem makroskopischen Grenzfall - ob quantenmechanische Interferenzeffekte sich auf diesem Komplexitätslevel noch identifizieren und gar nützen lassen, ist eine der spannendsten und anspruchvollsten Fragen der aktuellen Grundlagenforschung", so Buchleitner. Sei die Antwort hierauf positiv, eröffneten sich völlig neue Fragestellungen bis hin zur Rolle der Quantenmechanik in belebter Materie.

Prof. Dr. Andreas Buchleitner
Albert-Ludwigs-Universität
Institut für Physik
Tel.: 0761/203-5830
Fax: 0761/203-5967
E-Mail: abu@uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de/

Weitere Berichte zu: Quantenbit Quantencomputer

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Das anwachsende Ende der Ordnung
27.03.2017 | Universität Konstanz

nachricht In einem Quantenrennen ist jeder Gewinner und Verlierer zugleich
27.03.2017 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

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