Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein neues Schema für photonische Quantencomputer

13.10.2011
Quantencomputer versprechen eine weitaus leistungsstärkere Informationsverarbeitung als bestmögliche klassische Computer.

Die tatsächliche Herstellung eines effizienten Quantencomputers ist nach wie vor eine große Herausforderung. Das nun entwickelte, neuartige Schema der "kohärenten Photonen-Konversion" könnte potenziell alle derzeit ungelösten Probleme eines optischen Quantencomputers überwinden. Das internationale Forschungsteam um Anton Zeilinger am Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) an der Universität Wien stellt dieses neue Schema in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature" vor.

Quantentechnologie basiert auf der Erschließung einzigartiger Quantenphänomene wie der Superposition und der Verschränkung. Einzelne Lichtteilchen, sogenannte Photonen, sind dabei hervorragende Quanteninformationsträger, da sie auf natürliche Art und Weise ideal von ihrer Umgebung isoliert sind. Die auf Photonen basierenden Quantencomputer versprechen darüber hinaus, außerordentlich schnell zu sein. Allerdings sind derzeitige Methoden zum Präparieren, zur Verarbeitung und zur Messung von Photonen nach wie vor ineffizient.

Ein neuartiger Weg für Photonen

"Das neue Schema ermöglicht die kohärente Konversion zwischen unterschiedlichen Photonen-Zuständen und basiert auf der Erhöhung der Nicht-Linearität eines Mediums durch ein starkes Laserfeld. Diese Methode ebnet den Weg zur Lösung der noch offenen Herausforderungen in der optischen Quanteninformations-Verarbeitung", erklärt Sven Ramelow, Co-Autor der aktuellen "Nature"-Publikation. Die deterministische Verdoppelung einzelner Photonen löst etwa das Problem des Präparierens und der Messung, und eine neuartige Form einer Photon-Photon-Wechselwirkung öffnet den Weg für effiziente Quanten-Gatter. Diese neuen Quantenoptik-Werkzeuge, die durch die "kohärente Photonen-Konversion" ermöglicht werden, versprechen, zu einem nicht-linearen optischen Quantencomputer zu führen.

Erste Experimente

In einer ersten Serie von Experimenten mit Photonen demonstrierte die Forschungsgruppe um Anton Zeilinger am Vienna Center for Quantum Science and Technology an der Universität Wien den zentralen, dem Schema zugrunde liegenden Prozess mithilfe von hoch nichtlinearen Glasfasern. Während eine deterministische Umsetzung des Prozesses noch aussteht, legen die Ergebnisse der Autoren nahe, dass dies mit ausgeklügelten optischen Technologien wie hoch nicht-linearen Gläsern und stärkeren Lasern umgesetzt werden kann. Die allgemeine Idee der "kohärenten Photonen-Konversion" lässt sich auch bei verschiedensten anderen physikalischen Systemen wie Atomen oder nano-mechanischen Elementen anwenden.

Internationale Kooperation und Förderung

Diese Arbeit wurde ausgeführt als Kooperation von Wissenschaftern des Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) an der Universität Wien, des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, des National Institute of Informatics und der NTT Basic Research Laboratories (NTT Corporation) in Japan und des Centre for Engineered Quantum Systems an der University of Queensland in Australien. Fördergeber waren Europäischer Forschungsrat (Advanced Grant QIT4QAD), FWF (F4007, Erwin Schrödinger Fellowship, Doktoratskolleg CoQuS W121), Europäische Kommission (QU-ESSENCE und QAP), John Templeton Foundation und teilweise das japanische Programm FIRST sowie das Ontario Ministry of Research and Innovation.

Publikation
Efficient quantum computing using coherent photon conversion
N. K. Langford, S. Ramelow, R. Prevedel, W. J. Munro, G. J. Milburn & A. Zeilinger

DOI:10.1038/nature10463

Wissenschaftlicher Kontakt
Dipl.-Phys. Sven Ramelow
Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI)
Österreichische Akademie der Wissenschaften
Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ)
Universität Wien
1090 Wien, Boltzmanngasse 3
T +43-1-4277-295 56
sven.ramelow@univie.ac.at
Rückfragehinweis
Daniela Charlesworth
Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI)
Österreichische Akademie der Wissenschaften
1090 Wien, Boltzmanngasse 3
T +43-1-4277-512 01
zeilinger-office@univie.ac.at

Alexander Dworzak | Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.vcq.quantum.at

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