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 Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau
17.11.2017 | Universität Ulm

nachricht Zwei verdächtigte Sterne unschuldig an mysteriösem Antiteilchen-Überschuss
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte