Quantencomputer durch "Spin Parity Meter" möglich

Forscher entwickeln Theorie zur Messung von Elektronen-Zuständen

Schweizer Quantenforscher haben die theoretische Grundlage für ein „Spin Parity Meter“ entwickelt. Damit könnte ein bisher unüberbrückbares Problem zum Bau eines Quantencomputers gelöst werden, glauben die Wissenschafter Hans-Andreas Engel und Daniel Loss vom Physik-Institut der Universität Basel. Mit der Quantentechnik könnte ein Supercomputer in Zukunft die Größe eines Handhelds haben, berichtet das Wissenschaftsportal Nature.

In einem Quantencomputer würden Informationen in Form von Elektronen-Spins vorliegen. Spins sind magnetische Zustände und können als Up-Spin oder Down-Spin vorliegen. Das würde den binären Code (0 oder 1) von herkömmlichen Computern ersetzen. Aufgrund des Wellencharakters von Quantenteilchen können Elektronenpaare allerdings nicht nur Spin-ident auftreten, sondern eine Kombination aus Up- und Down-Spin aufweisen. Diese Tatsache ermöglicht es einem Quantencomputer viel mehr Informations-Stadien anzunehmen. Folglich können Rechenoperationen viel schneller durchgeführt werden als mit bisherigen Computern.

Das Modell von Engel und Loss beschreibt ein System, genannt Quantenpunkt, in dem sich ein Elektronenpaar in einem kleinen Klumpen von halbleitendem Material befindet. Ein zweiter – allerdings leerer – Quantenpunkt befindet sich gleich daneben. Durch ein magnetisches Feld wird das System so eingestellt, dass benachbarte Quantendots unter der Vorraussetzung, dass die Elektronen eines Paares genau den gegensätzlichen Spin haben, dieselbe Energie aufweisen. Diese Energiegleichheit ermöglicht es den Elektronen auf den leeren Quantenpunkt zu springen. Solche Sprünge werden mit ultrasensiblen Ladungsmessgeräten gemessen und damit der Spin-Zustand der Elektronen ermittelt.

Diese Erfindung müsse man analog zu den Transistoren derzeitiger Computer sehen, meinte David DaVincenzo, Theoretiker am Research Lab von IBM. Es wäre ein universaler Baustein für die Computer der Zukunft.