Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Diamant erlaubt Quantencomputer bei Raumtemperatur

09.06.2008
Stickstoff-Verunreinigungen ermöglichen Adressieren von Quantenbits

Forscher des 3. Physikalischen Instituts der Universität Stuttgart haben gezeigt, dass sie verschränkte Quantenbits (Qubits) in einem mit Stickstoff versetzten Diamant gezielt adressieren können. Das Material stellt Quantencomputer in Aussicht, die bei Raumtemperatur arbeiten, so die Wissenschaftler.

Um für praktische Aufgaben geeignete Quantencomputer zu ermöglichen, muss allerdings die Zahl der verschränkten Qubits von derzeit zwei oder drei deutlich gesteigert werden. "Wir sehen im Moment keinen physikalischen Grund, warum das bei unserem Ansatz nicht funktionieren sollte", gibt sich Institutsleiter Jörg Wrachtrup gegenüber pressetext vorsichtig optimistisch.

Die Wissenschaftler verwenden hochwertige Diamanten, die möglichst rein aus Kohlenstoff ohne Fremdsubstanzen bestehen. Durch den Einschuss von Stickstoff-Atomen werden beabsichtigte Verunreinigungen erzeugt, die Farbe des Diamanten ändert sich zu pink. Für die Forscher entscheidend sind allerdings die Defektknoten in der Gitterstruktur des Diamanten, die bei den Einschüssen entstehen. Kohlenstoffatome des Isotops C13, das rund ein Prozent des natürlichen Kohlenstoffs ausmacht, haben ein magnetisches Moment und wechselwirken mit dem Stickstoffatom. Das erlaubt den Forschern, die C13-Atome gezielt in jene verschränkten Quantenzustände bringen, die Quantencomputer möglich machen. Für Systeme aus zwei oder drei Qubits konnten die Forscher im Experiment selbst bei Raumtemperatur Kohärenzzeiten im Millisekundenbereich erreichen. Dies ist, so die Forscher, für aufwendige Quantenoperationen ausreichend.

Für einen Quantencomputer, der wirklich komplexe Aufgaben bewältigen soll, müssen allerdings wesentlich größere Zahlen an Qubits miteinander verschränkt werden. Die Forscher sind hoffnungsvoll, ihren Ansatz auf größere Systeme skalieren zu können. "Wir glauben, fünf bis sechs Qubits pro Defektknoten verschränken zu können", gibt Wrachtrup gegenüber pressetext an. Weiters werde angestrebt, gezielt mehrere Defektstellen im Diamantgitter in Abständen von 50 bis 100 Nanometern zu erzeugen. Mehrere dieser Defektknoten sollen dann miteinander verschränkt werden, um die Gesamtzahl der Qubits zu steigern, so Wrachtrup. Theoretische Hindernisse sieht er dafür derzeit nicht, betont jedoch, dass sich praktische Herausforderungen beispielsweise in der Materialphysik offenbaren könnten. Bis Quantencomputer bei Raumtemperatur für den praktischen Einsatz verwirklicht werden, könnte es also noch dauern.

Die Ergebnisse des Wissenschaftlerteams, das neben den Stuttgartern auch Forscher aus Japan und den USA umfasst, wurden gestern, Freitag, im Magazin Science veröffentlicht.

Thomas Pichler | pressetext.deutschland
Weitere Informationen:
http://www.pi3.uni-stuttgart.de
http://www.sciencemag.org

Weitere Berichte zu: Diamant Quantencomputer Raumtemperatur

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp
18.10.2019 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Lumineszierende Gläser als Basis neuer Leuchtstoffe zur Optimierung von LED
17.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

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: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

VR-/AR-Technologien aus der Nische holen

18.10.2019 | Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

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

Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp

18.10.2019 | Physik Astronomie

Innovative Datenanalyse von Fraunhofer Austria

18.10.2019 | Informationstechnologie

Das Rezept für eine Fruchtfliege

18.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

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