Wieder Durchbruch bei Quanten-Computing
Physikern der Universität Würzburg ist ein entscheidender Schritt in Richtung des so genannten Quantencomputers gelungen, der bestimmte Rechenvorgänge, für die ein herkömmlicher Computer mehrere Tage benötigt, in wenigen Sekunden erledigen kann.
Für den Bau eines solchen "Super-Rechners" fehlte es bisher an einer Voraussetzung, nämlich der Möglichkeit, die Drehimpulse [Spins] einzelner Elektronen in Halbleiter-Chips manipulieren zu können.
Den Würzburger Physikern um Prof. Dr. Laurens Molenkamp gelang es erstmals, den Drehimpuls von Elektronen in eine vorgegebene Richtung zu zwingen und die derart polarisierten Elektronen in ein Halbleiter-Bauelement einzubringen. Die Polarisation wurde in einer extrem dünnen Schicht bewerkstelligt, die aus einem magnetischen II-VI-Halbleiter besteht. Rund 90 Prozent der Elektronen-Spins zeigten danach in dieselbe Richtung.
Arbeitsgruppe MolekularstrahlepitaxieDer richtige Spin
Elektronen besitzen außer der Ladung auch einen Spin und sind vergleichbar mit einer Kugel, die sich um die eigene Achse dreht.
Das Elektron dreht sich, vereinfacht gesagt, entweder links herum oder rechts herum ["Spin-up" oder "Spin-down"]. Bei einem Quantencomputer besteht eine Speicherzelle aus genau einem Elektron.
Dieses hat entweder Spin-up oder Spin-down. Die dem Quantencomputer zu Grunde liegenden Rechenoperationen werden durch Koppeln von zwei Quantenzuständen realisiert, was eine völlig neue Rechner-Logik erlaubt.
"Grundlagen funktionieren"
Schon jetzt sei abzusehen, so Prof. Molenkamp, dass die
Würzburger Arbeiten den Anstoß für weltweite Forschungsaktivitäten
auf dem Gebiet der Spin-Manipulation in Halbleitern geben werden.
"Wir haben gezeigt, dass die Grundlagen für einen Quantencomputer
funktionieren." Bis der gebaut werden könne, würden allerdings noch
mindestens zehn Jahre vergehen.
Lehrstuhl Experimentelle Physik IIIAm Institut für Experimentalphysik der Uni Innsbruck beschäftigt sich ein Forscherteam unter anderem mit Quantenoptik.
Uni Innsbruck