Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenbit: Atomkern in Silizium-Chip genutzt

19.04.2013
Hohe Präzision im Festkörper als Schritt zu echten Quantencomputern

Forschern an der University of New South Wales (UNSW) ist es gelungen, einen Atomkern, oder genauer gesagt dessen magnetischen Spin, in einem Silizium-Chip als Quantenbit (Qubit) zu nutzen - und das mit höchster Präzision.


Ein Atom als Bit: So stellt sich das ein Künstler vor (Foto: unsw.edu.au)

Wie das Team aktuell in Nature berichtet, konnte es eine Auslesegenauigkeit von 99,8 Prozent erreichen - laut UNSW ein Rekordwert für ein Quantenbit in einem Festkörper "Das ist eine beeindruckende Leistung", bestätigt Philip Walther vom Fachbereich Quantenoptik, Quantennanophysik & Quanteninformation an der Universität Wien im Gespräch mit pressetext.

Die australische Arbeit hat nach Ansicht des Experten durchaus Potenzial, sich als wichtiger Schritt auf dem Weg zu funktionierenden Quantencomputern zu entpuppen. Denn im Fall von Silizium-Chips in der Halbleiterindustrie schon lange bewährte Fertigungsprozesse auf die Quanten-Zukunft übertragbar sein könnten. Das ist ein Vorteil gegenüber anderen Qubit-Ansätzen wie beispielsweise Ionenfallen in einer Vakuumkammer, die laut UNSW bisher als beste Qubits gelten - und jetzt Konkurrenz bekommen.

Präzision ohne Vakuum

Ein Qubit ist als kleinste Informationseinheit bei einem Quatencomputer eine wesentliche Voraussetzung für deren Umsetzung. Bislang gilt als vielversprechendster Ansatz die Ionenfalle, bei der einzelne Atome in einem elektromagnetischen Feld gefangen werden. Sie ermöglicht ein sehr genaues Arbeiten mit den Qubits. "Unser Kernspin-Qubit arbeitet bei einem ähnlichen Präzisionsniveau, ist aber nicht in einer Vakuumkammer - es ist ein Silizium-Chip, der wie herkömmliche integrierte Schaltkreise verdrahtet und elektrisch betrieben werden kann", sagt nun der UNSW-Elektrotechniker und Quantenphyisker Andrea Morello.

Eben das ist ein wichtiger Vorteil des Ansatzes, denn somit besteht die Chance, dass die langjährige Erfahrung der Silizium-basierten Halbleiter-Industrie für die Quanten-Zukunft genutzt werden kann. Denn im Prinzip nutzen die UNSW-Forscher einfach einen mit Phosphor dotierten Silizium-Chip. Der Kern eines Phosphor-Atoms dient ihnen als Qubit, das sie mithilfe von Magnetresonanz-Techniken ähnlich jenen, die bei der Magnetresonanztomografie zum Einsatz kommen, kontrollieren. So können sie Werte schreiben und lesen - und das mit höchster Genauigkeit.

Quanten-Speicher

"Wir haben eine Auslese-Zuverlässigkeit von 99,8 Prozent erreicht, was ein neuer Benchmark für Qubit-Genauigkeit in einem Festkörper ist", betont Andrew Dzurak, Nanoelektronik-Professor an der UNSW. Zwar geht das Team davon aus, dass zukünftige Quantencomputer eher Elektronenspin-Qubit als "Prozessor" nutzen werden, doch für die vergleichsweise lange stabilen Atomkern-Qubits sehen sie großes Potenzial beispielsweise als Speicher und in Logikgattern.

Im Vergleich zu anderen Festkörper-Qubits hat der Ansatz mit Phosphor-Kernen in Silizium nach Einschätzung von Walther noch aus einem weiteren Grund großes Potenzial. "Man könnte relativ viele dieser Qubits auf einem Chip unterbringen", erklärt der Quantenphysiker. Das könnte sich auf dem Weg zu funktionierenden Quantencomputern als großer Vorteil erweisen - immerhin ist ein Qubit das Quanten-Äquivalent zum Bit beim herkömmlichen Computer, es bedarf also einer großen Zahl, um wirklich komplexe Berechnungen durchzuführen.

Thomas Pichler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.unsw.edu.au
http://www.quantum.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Flashmob der Moleküle
19.01.2017 | Technische Universität Wien

nachricht Verkehrsstau im Nichts
19.01.2017 | Universität Konstanz

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise