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Physiker der Universität Yale haben unter Beteiligung von Wissenschaftlern der Technischen Universität (TU) Wien einfache Rechnungen mit supraleitenden Quantencomputerchips durchgeführt.
Die Versuchsreihe baut auf den Grundlagen der Quantenmechanik auf und lässt den Bau von Quantencomputern näher rücken. Durch die unter der Leitung von Rob Schoelkopf, Professor für angewandte Physik an der Universität Yale, durchgeführten Rechenoperationen konnte bewiesen werden, dass Quantenrechungen in supraleitenden Computerchips dem Grunde nach realisierbar sind. "Die Quantenbits verhalten sich dabei nach der Schrödingergleichung", ergänzt Johannes Majer, Projektassistent vom Atominstitut der TU Wien. Künftig ist die Entwicklung von komplizierteren Quanten-Chips zu erwarten, die eine Verschränkung einer grösseren Anzahl von Quantenzuständen erlauben würden. Aufgrund zahlreicher darüber hinausgehender Probleme wie etwa der erforderlichen Kühlung wird jedoch noch viel Zeit vergehen, bis leistungsfähige Quantencomputer gebaut werden.
"Wir probieren unseren Ansatz gerade einmal aus. Es lässt sich aber immer noch nicht einschätzen, wann eine industrielle Herstellung leistungsfähiger Quantencomputer realisiert werden könnte", sagt Majer. Verglichen mit der Entwicklung herkömmlicher PCs stehe man sicher noch vor der Entwicklung von Konrad Zuses mechanischem Rechenwerk Z1 aus dem Jahre 1937.
Turbo für die Rechenleistung
Wenn ein Computerchip nicht nur mit Null oder Eins arbeitet, sondern jegliche Überlagerung von Null und Eins gleichzeitig annehmen würde, könnte er auch mit jeder Überlagerung gleichzeitig rechnen. So lassen sich über die Erzeugung elektronischer Quantenüberlagerungen alle möglichen Rechenoperationen parallel ausführen. Dies würde einer Vervielfachung der Rechenleistung herkömmlicher Computer gleichkommen.
In supraleitenden Schaltkreisen werden elektronische Quantenüberlagerungen bei Temperaturen knapp über dem absoluten Nullpunkt erzeugt. "Das zentrale Problem dabei ist, dass die Quantenzustände auf den Chips sehr fragil sind und nur für geringe Zeiträume aufrechterhalten werden können", erläutert Majer. An der Universität Yale wurden zwei Quantenbits auf einem Chip gekoppelt, was einfachste Rechenoperationen ermöglichte. "Wir verschränken die Quanten-Zustände auf Schaltelementen, die etwa einen Drittelmillimeter gross und mit freiem Auge noch erkennbar sind", so der Projektassistent.
Mittels Mikrowellenpulsen mit einer Frequenz von sechs Gigahertz werden Zustandveränderungen herbeigeführt respektive die Rechenoperationen innerhalb einer Millionstelsekunde ausgeführt. In anderen Systemen liessen sich die Quantenzustände zwar länger konservieren, die supraleitenden Chips hätten jedoch den Vorteil, dass die Quantenzustände entsprechend rasch verarbeitet werden, erklären die Wissenschafter.
Quelle:computerworld.ch
DonMartin