Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker entwickeln neue Technologie für Quantencomputer: Quantencomputer aus Kohlenstoff-Nanoröhre

21.03.2013
Kohlenstoff-Nanoröhren eignen sich als Bausteine für Quantencomputer.

Eine Studie von Physikern der Technischen Universität München (TUM) belegt, dass Nanoröhren Information in Form mechanischer Schwingungen speichern können. Bisher experimentierten Forscher vor allem mit elektrisch geladenen Teilchen. Für nanomechanische Bausteine spricht, dass sie ungeladen sind und daher wesentlich unempfindlicher gegenüber elektrischen Störungen wären.


Wie eine Gitarrensaite können Nanoroehrchen (schwarz) eingespannt und zu Schwingungen angeregt werden. Ein elektrisches Feld (Elektroden: blau) sorgt dafür, das nur zwei der vielen möglichen Zustände angesteuert werden.
Bild: M.J. Hartmann, TUM

Computer, die quantenmechanische Phänomene geschickt nutzen, könnten wesentlich leistungsfähiger sein als klassische, digital arbeitende Rechner. Wissenschaftler auf der ganzen Welt erforschen die Grundlagen dazu. Ein häufig genutztes System sind elektrisch geladene Teilchen, die in einer „elektromagnetischen Falle“ festgehalten werden.

Ein Nachteil dieser Systeme ist, dass sie sehr empfindlich auf elektromagnetische Störungen reagieren und daher aufwändig abgeschirmt werden müssen. Physiker der TU München haben nun einen Weg gefunden, wie Information auch in mechanischen Schwingungen gespeichert und quantenmechanisch verarbeitet werden kann.

Eine Nano-Gitarre

Wird ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen an beiden Enden fest eingespannt und zu Schwingungen angeregt wie eine Gitarrensaite, schwingt es erstaunlich lange. „Man würde erwarten, dass ein solches System sehr stark gedämpft ist und die Schwingung schnell abklingt“, sagt Simon Rips Erstautor der Arbeit. „Tatsächlich aber schwingt die Saite über eine Million Mal. Die Information bleibt damit bis zu einer Sekunde erhalten. Das ist lange genug, um damit arbeiten zu können.“

Da eine solche Saite zwischen vielen physikalisch gleichwertigen Zuständen hin und her schwingt, griffen die Physiker zu einem Trick: Ein elektrisches Feld in der Nähe des Nanoröhrchens sorgt dafür, dass nur zwei dieser Zustände angesteuert werden. Die Informationen können dann optoelektronisch geschrieben und gelesen werden. „Unser Konzept basiert auf verfügbarer Technik“, sagt Michael Hartmann, Leiter der Emmy Noether-Forschungsgruppe Quantenoptik und Quantendynamik an der TU München. „Es könnte uns der Realisierung eines Quantencomputers wieder ein Stück näher bringen“.

Die Forschungsarbeiten wurden unterstützt aus Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Emmy Noether-Programms und des SFB 631.

Publication:

Quantum Information Processing with Nanomechanical Qubits
Simon Rips and Michael J. Hartmann,
Physical Review Letters, online, 21. März 2013 DOI:
Link: http://prl.aps.org/accepted/9307fY9fLe21d93fa31c42b4d315fecd8d8b5187e
Kontakt:
Dr. Michael J. Hartmann
Technische Universität München
Physik-Department, Emmy Noether research group
“Quantum Optics and Quantum Dynamics” (T 34)
85747 Garching, Germany
Tel.: +49 89 289 12884;
E-Mail: mh@tum.de

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München
Weitere Informationen:
http://www.ph.tum.de/quantumdynamics

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 untersuchen Pflanzenkohle als Basis für umweltfreundlichen Langzeitdünger

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

„Antilopen-Parfüm“ hält Fliegen von Kühen fern

20.10.2017 | Agrar- Forstwissenschaften

Aus der Moosfabrik

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie