AG Hänggi weiter auf dem Weg zum Quantencomputer

Das Augsburger Teilprojekt A5 im DFG-Sonderforschungsbereich 631 „Festkörperbasierte Quanteninformationsverarbeitung: Physikalische Konzepte und Materialaspekte“ ist für weitere vier Jahre gesichert. Ziel dieses Teilprojektes, das von Prof. Dr. Dr. h. c. mult. Peter Hänggi, Dr. Habil. Sigmund Kohler (beide Lehrstuhl für Theoretische Physik I der Universität Augsburg) und Prof. Dr. Milena Grifoni (Universität Regensburg) geleitet wird und für das für die kommenden vier Jahre weitere 420.000 Euro bereitgestellt werden, ist die Minimalisierung von Fehlern, die bei Quantengatteroperationen und bei der Erzeugung von festkörperbasierten, korrelierten Quantenzuständen unvermeidlich auftreten.

Der SFB 631, der im Juni 2003 eingerichtet und jetzt um vier Jahre verlängert wurde, ist der einzige Sonderforschungsbereich in Deutschland, der das äußerst zukunftsträchtige Gebiet der festkörperbasierten Quanteninformationsverarbeitung untersucht. Beteiligt sind Forschergruppen der TU-München (Sprecheruniversität), der LMU München und der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, die durch Arbeitsgruppen des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik, der Universität Regensburg und der Universität Augsburg unterstützt werden.

Fernziel Quantencomputer

Fernziel dieser Forschungen ist die Realisierung eines Quantencomputers. Der Quantencomputer rechnet – statt mit Nullen und Einsen – mit Quantenzuständen, die nicht nur zwei wohldefinierte Zustände einnehmen, sondern auch beliebige Kombinationen dieser Zustände. Er ist damit theoretisch dazu fähig, mehrere Prozesse gleichzeitig auszuführen. „Ein solcher neuartiger Quantencomputer“, so Hänggi, „wird in der Lage sein, komplexe Probleme zu lösen, die selbst mit der Verknüpfung aller auf dieser Welt derzeit existierenden klassischen Computer nicht in den Griff zu bekommen zu wären. Ein faszinierender Aspekt dabei ist, dass das Gebiet der Quanteninformation „praktisch alle modernen Naturwissenschaften verbindet: Wichtige Zweige der Mathematik sowie der Informatik und die verschiedensten Disziplinen der Physik steuern Elemente bei, die zur erfolgreichen Realisierung eines Quantencomputers notwendig sind.“

Minimalisierung unvermeidlich auftretender Fehler

In Hänggis Arbeitsgruppe wird untersucht, wie die unvermeidlich auftretenden Fehler bei Rechenoperationen minimalisiert werden können, damit die für die Quanteninformationsverarbeitung notwendige Kohärenz und Parallelität möglichst lange aufrechterhalten bleibt. Weiterhin wird im Teilprojekt A5 nach Konzepten geforscht, die es ermöglichen, mittels optimaler Steuerung und Manipulation quantenelektrodynamische, nichtklassiche Korrelationen zwischen verschiedenen Freiheitsgraden zu realisieren. Solche sogenannten „verschränkten Zustände“ zwischen verschiedenen System-Freiheitsgraden bilden das Herzstück für eine erfolgreiche Realisierung eines Quantencomputers.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Dr. h. c. mult. Peter Hänggi
Lehrstuhl für Theoretische Physik I
Universität Augsburg
86135 Augsburg
Tel. 0821/598-3250, Fax 0821/598-3222
hanggi@physik.uni-augsburg.de