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 Neuer Blick auf molekulare Prozesse
21.11.2018 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Wie aus Staub Planeten entstehen
21.11.2018 | Technische Universität Braunschweig

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: Erste Diode für Magnetfelder

Innsbrucker Quantenphysiker haben eine Diode für Magnetfelder konstruiert und im Labor getestet. Das von den Forschungsgruppen um den Theoretiker Oriol Romero-Isart und den Experimentalphysiker Gerhard Kirchmair entwickelte Bauelement könnte eine Reihe neuer Anwendungen ermöglichen.

Elektrische Dioden sind wichtige elektronische Bauteile, die elektrischen Strom in eine Richtung leiten, die Stromleitung in der anderen Richtung aber...

Im Focus: First diode for magnetic fields

Innsbruck quantum physicists have constructed a diode for magnetic fields and then tested it in the laboratory. The device, developed by the research groups led by the theorist Oriol Romero-Isart and the experimental physicist Gerhard Kirchmair, could open up a number of new applications.

Electric diodes are essential electronic components that conduct electricity in one direction but prevent conduction in the opposite one. They are found at the...

Im Focus: Millimeterwellen für die letzte Meile

ETH-Forscher haben einen Modulator entwickelt, mit dem durch Millimeterwellen übertragene Daten direkt in Lichtpulse für Glasfasern umgewandelt werden können. Dadurch könnte die Überbrückung der «letzten Meile» bis zum heimischen Internetanschluss deutlich schneller und billiger werden.

Lichtwellen eigenen sich wegen ihrer hohen Schwingungsfrequenz hervorragend zur schnellen Übertragung von Daten.

Im Focus: Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

Max-Planck-Forscher entdecken die Nanostruktur von molekularen Zügen und den Grund für reibungslosen Transport in den „Antennen der Zelle“

Eine Zelle bewegt sich ständig umher, tastet ihre Umgebung ab und sendet Signale an andere Zellen. Das ist wichtig, damit eine Zelle richtig funktionieren kann.

Im Focus: Nonstop Tranport of Cargo in Nanomachines

Max Planck researchers revel the nano-structure of molecular trains and the reason for smooth transport in cellular antennas.

Moving around, sensing the extracellular environment, and signaling to other cells are important for a cell to function properly. Responsible for those tasks...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Podiumsdiskussion zur 11. Internationalen MES-Tagung in Hannover hochkarätig besetzt

21.11.2018 | Veranstaltungen

Hüftprothese: Minimalinvasiv oder klassisch implantieren? Implantatmodell wichtiger als OP-Methode

21.11.2018 | Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

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

Neuer Blick auf molekulare Prozesse

21.11.2018 | Physik Astronomie

Wechsel zu Carbon Infrarot-Strahlern von Heraeus halbiert die Trocknungszeit für Siebdruck auf T-Shirts

21.11.2018 | Energie und Elektrotechnik

Wie aus Staub Planeten entstehen

21.11.2018 | Physik Astronomie

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