Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kooperation mit Cambridge zu Quantencomputern – Stille Post auf höchstem Niveau

11.04.2013
Quantencomputer sind heute noch Zukunftsmusik, und doch ist die Forschung diesem Ziel wieder einen kleinen Schritt nähergekommen: Dr. Martin Geller vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) war als Gastwissenschaftler für ein Jahr an der Universität in Cambridge und hat zusammen mit den dortigen Forschern das fast perfekte Quantenbit erzeugt. „Nature Communications“ berichtet in seiner jüngsten Ausgabe über die Forschung in winzigsten Dimensionen.

Auch wenn heutige Computer scheinbar jede Information in kürzester Zeit liefern, stoßen sie doch bei extrem komplexen Vorgängen an ihre Grenzen. Die Suche nach neuen Primzahlen ist ein solcher Fall. Wenn man die größte bisher bekannte Primzahl betrachtet, die erst in diesem Jahr entdeckte 257885161-1, eine Zahl mit 17,4 Millionen Stellen, dann ahnt man, welche Leistung dahintersteckt.

Was beim ersten Lesen nach einer Spielerei für Mathematiker klingt, ist in Wirklichkeit hochkomplexer Bestandteil heutiger Verschlüsselungssysteme, zum Beispiel für das Onlinebanking und den neuen Personalausweis. Ein Quantencomputer könnte solche Berechnungen problemlos und schnell durchführen – zumindest in der Theorie, denn vom ersten Prototypen trennen die Wissenschaftler noch Jahrzehnte.

Klassische Computer speichern Informationen in Form von Nullen und Einsen, Quantencomputer dagegen könnten in ihren Informationseinheiten auch sämtliche Informationen zwischen den Zuständen „an“ und „aus“ behalten und daher viel mehr Information auf kleinstem Raum speichern und verarbeiten. Diese Informationseinheiten nennt man Quantenbits. Gespeichert werden sie in Quantenpunkten, wenige Nanometer großen Strukturen aus Halbleitermaterial. Damit eine Information hier erhalten und übertragen werden kann, ist es essenziell, dass zwei Eigenschaften unverändert bleiben: Amplitude und Phase. Das kann man sich vorstellen wie bei einer Welle im Meer: Sie bleibt so lange gleich, bis sie an einem Felsen bricht oder von einer Windböe beschleunigt wird. Danach ist sie unwiederbringlich verändert. Quantenbits sind wie Wellen extrem anfällig für Störungen von außen, daher ist es eine große Herausforderung, sie fehlerfrei zu erzeugen und weiterzugeben.

Der Physiker Dr. Martin Geller hat als Gastwissenschaftler ein Jahr in Cambridge, Großbritannien, verbracht und zusammen mit den dortigen Forschern unter der Leitung von Dr. Mete Atatüre die bisher mit Abstand besten optischen Quantenbits erzeugt: Das Team hat einen in einen Feststoff eingebetteten Quantenpunkt mit einem sehr schwachen Laser angeregt, sodass er Photonen – vereinfacht ausgedrückt: Lichtteilchen – freisetzte. Diese waren untereinander zu über 96 Prozent identisch und besaßen zudem die Phase der Photonen aus dem Laser. Das bedeutet: Die Information, die der Laser dem Quantenpunkt übermittelt hat, hat dieser beinahe eins zu eins wieder abgegeben. So haben die Forscher fast fehlerfrei optische Quantenbits erzeugt, die in Zukunft als Bausteine für ein Quanteninternet oder entsprechende Computer dienen können. Ein großer Erfolg für die Physik.

„Vor rund hundert Jahren hat es angefangen, dass Physiker die Welt mithilfe der Quantenphysik begreifen konnten“, berichtet Geller. „Heute sind wir so weit, dass wir in diese Dimension eingreifen und sie gestalten können. Das hätten sich damalige Forscher nie träumen lassen.“ Auch diese neue Errungenschaft ist nur ein weiteres, doch ein extrem wichtiges Puzzleteil auf dem Weg zum Quantencomputer.
Hinweis für die Redaktion:
Eine künstlerische Darstellung von vereinzelten Quantenbits (Fotonachweis: Cambridge University) stellen wir Ihnen unter folgendem Link zur Verfügung: http://www.uni-due.de/de/presse/pi_fotos.php
Bildbeschreibung: Künstlerische Darstellung von vereinzelten Quantenbits (helle Punkte), die über Photonen miteinander verbunden sind (Lichtstrahlen). Die verschiedenen Farben der Strahlen sollen deutlich machen, dass die optische Frequenz der Photonen auf die Anforderungen des Netzes angepasst werden kann.

Redaktion und weitere Informationen: http://www.cenide.de
Birte Vierjahn, CENIDE, Tel. 0203/379-8176, birte.vierjahn@uni-due.de

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise