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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Innsbruck: Quantenrechnen wird exakter |
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Mit ihm lässt sich eine Rechengüte von 99,3 Prozent erreichen, berichtet ein Physikerteam um Rainer Blatt vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW).
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Die Studie "Towards fault-tolerant quantum computing with trapped ions" ist am 27.4.08 als Online-Vorabpublikation in "Nature Physics" (doi:10.1038/nphys961) erschienen. |
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 Abstract der Studie |
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Qubits - die Einheiten der künftigen Rechner |
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Dass man überhaupt die Entwicklung eines Quantencomputers anstrebt, liegt an grundlegenden Eigenschaften der kleinsten Teilchen. Im Vordergrund steht dabei die sogenannte Überlagerung von Zuständen.
Im Gegensatz etwa zu magnetischen oder sonstigen Speichern herkömmlicher Computer kann ein einzelnes Teilchen in der Quantenwelt nicht nur zwei Zustände (Ja/Nein bzw. Bit 0 und 1), sondern mehr oder weniger beliebig viele annehmen. Die Physiker sprechen dabei vom Quanten-Bit oder Qubit.
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Teilchenfallen zum Rechnen |
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Die Wissenschaftler am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) um Rainer Blatt arbeiten bei ihren Experimenten mit Ionen.
Als geladene Teilchen lassen sich Ionen relativ leicht etwa in magnetischen Fallen einschließen und anschließend manipulieren. Mittlerweile gelingt es den Wissenschaftlern nicht nur, Information mittels Ionen zu speichern, sondern die Teilchen auch für einfache Rechenoperationen zu nutzen.
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Verschränkte Ionen |
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Dazu werden zwei oder mehr Ionen verschränkt, also in einen Zustand versetzt, indem sie wie über einen unsichtbaren Faden verbunden sind. Die Verschränkung wird durch die Wechselwirkung der Teilchen mit Laserlicht erzeugt.
Manipuliert man anschließend an einem der Teilchen, so hat dies Auswirkungen auf die anderen, ohne dass diese ihrerseits beobachtet werden müssen. Wie bei einem herkömmlichen Computer lassen sich so Rechenoperationen wie "und", "oder" ausführen.
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Nächster Schritt: Mehr als zwei Teilchen |
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Um die bisher zu bemängelnde Fehleranfälligkeit der einfachen Quantencomputer in den Griff zu bekommen, haben die Forscher zu einem Trick gegriffen. Anstatt - wie bisher - Laserpulse mit konstanter Intensität einzusetzen, variierten sie die Lichtintensität zeitlich.
Für ihr Quantengatter aus zwei verschränkten Kalzium-Ionen (Molmer-Sorensen-Gatter) und erreichten so erstmals eine Güte von 99,3 Prozent. "Das ist der beste Wert, der weltweit je für ein System zum Quantenrechnen erreicht wurde", präzisierte Christian Roos vom IQOQI. Damit ist auch eine magische Schwelle überschritten, denn viele Theoretiker fordern eine Güte der Rechenbausteine von mindestens 99 Prozent.
In einem nächsten Schritt wollen die Innsbrucker Physiker mehrere Ionen in ähnlicher Weise verschränken und zum Rechnen nutzen. Unterstützt werden die Experimente von der Uni Innsbruck und der EU.
[science.ORF.at/APA, 28.4.08]
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Aktuelles zu dem Thema in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
