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 Vorstoß ins Innere der Atome
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Quanten-Wiederkehr: Alles wird wieder wie früher
23.02.2018 | Technische 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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics