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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Innsbrucker Forscher: Quantencomputer rückt näher |
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| | | Innsbrucker Physiker vermelden einen neuerlichen Erfolg bei der Entwicklungsarbeit in Richtung Quantencomputer. Die Forscher konnten erstmals ein bestimmtes logisches Schaltelement konstruieren, das auf den Quantenzuständen von Kalzium-Ionen basiert. |
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Diese Innovation gelang einer Arbeitsgruppe um Rainer Blatt vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck. Die Ergebnisse wurden in "Nature" veröffentlicht.
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"Realization of the Cirac-Zoller CNOT quantum gate"
Die Arbeit "Realization of the Cirac¿Zoller controlled-NOT quantum gate" von Rainer Blatt und Mitarbeitern ist in der aktuellen Ausgabe von "Nature" (Band 422, Seiten 408-11, Ausgabe vom 27.3.2003) erschienen. |
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 Nature |
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Computer: Gesetze der Logik ... |
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Jeder Computer funktioniert nach den Gesetzen der Logik. Wie bringt man aber einen Rechner dazu, nach diesen Erfindungen des menschlichen Geistes zu arbeiten?
Die Antwort darauf weiß die digitale Elektronik: Mittels der so genannten Schaltalgebra ist es möglich, logische Operationen in ein elektronisches Schaltbild zu überführen.
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... werden durch digitale Elektronik übersetzt |
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Ein bekanntes Bauelement der Schaltungslogik ist etwa das "XOR-Gatter", das dem ausschließenden "Oder" der Umgangssprache entspricht.
Ein anschauliches Beispiel dafür wäre etwa folgende klassische Phrase, wohlbekannt aus ehelichen Krisensituationen: "Ich stelle dich vor die Wahl: Entweder sie oder ich!"
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Innsbrucker: "Oder", quantenlogisch ausgedrückt |
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Der Arbeitsgruppe "Quantenoptikoptik und -spektroskopie" der Uni Innsbruck gelang es nun, das "gequantelte" Gegenstück zum XOR-Gatter der klassischen Logik zu konstruieren. Im Fachjargon spricht man von einem so genannten CNOT-Gatter.
Ein wichtiger Unterschied zwischen den beiden Operationen: Während man nach der XOR-Operation eine Antwort bekommt, erhält man bei CNOT derer zwei.
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Realisierung durch Kalzium-Ionen |
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Dies gelang der Arbeitsgruppe um Rainer Blatt, indem sie Kalzium-Ionen in eine Vakuum-Falle sperrte und dann mittels Laserpulsen manipulierte.
Die Idee dafür geht auf das Jahr 1995 zurück: Damals hatten die Innsbrucker Physiker J.I. Cirac und P. Zoller in ihrem Aufsatz "Quantum Computations with Cold Trapped Ions" die Grundprinzipien solcher Ionen-Fallen dargelegt.
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Quantencomputer: Sämtliche Zutaten stehen bereit |
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Wie Andrew Steane vom Centre für Quantum Computation der University of Oxford in einem "Nature"-Begleitartikel ausführt, stehen für die Zukunft sämtliche Ingredienzen der Quantencomputation bereit.
Grundsätzlich benötigt man dafür eine präzise Zustandsveränderung und -ablesung der Quantenobjekte sowie einen umfangreichen Quantenspeicher.
Die wurde alles bereits experimentell realisiert. Das von Rainer Blatt et al. vorgestellte Experiment betrifft nun das Herzstück der zukünftigen Rechenmaschine: dessen logische Operationen.
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Aufbruchstimmung in einer jungen Disziplin |
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Optimistisch stimmt auch folgender Umstand: In der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift "Nature"berichtet noch eine weitere Arbeitsgruppe von erfolgreichen Versuchen mit Ionenfallen.
Das Team um D. J. Wineland vom National Institute of Standards and Technology in Colorado, USA, konnte zeigen, dass man auch mit Beryllium-Ionen experimentell reüssieren kann.
Andrew Stean wertet diese konvergenten Ergebnisse als Anzeichen der Reife einer jungen, aber bewegten Wissenschaftsdisziplin.
Robert Czepel, science.ORF.at
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Mehr zu diesem Thema in science.ORF.at
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01.01.2010 |
