Größter Einweg-Quantencomputer gebaut
Chinesischen Wissenschaftlern - darunter ein ehemaliger Schüler von Anton Zeilinger - ist es erstmals gelungen, sechs Lichtteilchen, Photonen, miteinander zu verschränken. Damit wurde der bisher größten Einweg-Quantencomputer gebaut.
Ideen aus Innsbruck
Das Konzept für die Experimente lieferte Otfried Gühne, der am Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation [IQOQI] bei Theoretiker Hans Briegel arbeitet.
Verschränkte Photonen gelten als Herzstücke des Einweg-Quantencomputers. Dieses Konzept wurde von Briegel vorgeschlagen und von Zeilinger erstmals experimentell verwirklicht.
Die Bezeichnung "Einweg" kommt daher, dass die Photonen bei jeder Messung verbraucht und dadurch vernichtet werden. Daher ist es auch speziell für den Einweg-Quantencomputer wichtig, eine möglichst große Zahl an verschränkten Teilchen als Ausgangssituation zu haben.
Sechsphotonenzustand
Jian-Wei Pan von der Universität Hefei, ein ehemaliger Schüler von Zeilinger [Uni Wien], hat die Verschränkung von sechs Photonen erreicht, indem er zuerst drei Paare erzeugte, die dann gleichsam fusioniert wurden.
Der bisherige Rekord für die Verschränkung von Photonen lag bei fünf und wurde von derselben Arbeitsgruppe im Jahr 2004 realisiert.
Verschränkung ist ein Phänomen aus der Quantenwelt. Tatsächlich gibt es im täglichen Leben der Makrowelt nichts Vergleichbares.
Zwei - oder auch mehr - verschränkte Teilchen sind stets wie mit einem unsichtbaren Faden verbunden. Dabei können sich die Teilchen theoretisch beliebig weit voneinander entfernen. Manipuliert man eines der beiden Quanten, so hat das augenblicklich auch Auswirkungen auf das Geschwisterteilchen.
Diese Eigenschaft nutzen die Physiker aus, um Rechnungen durchzuführen und die Photonen als Quantencomputer zu nutzen. Je mehr verschränkte Teilchen zur Verfügung stehen, desto komplexer können die Rechnungen werden.
Der Quantencomputer ist besonders, weil der Zustand - etwa die Schwingungsebene - eines Teilchens nach den Gesetzen der Quantenphysik vor der Messung nicht festgelegt ist. Vielmehr handelt es sich um eine Überlagerung aller möglicher Zustände. Erst durch eine Messung wird der Zustand des Teilchens und der verschränkten Geschwister festgelegt.
Ionen statt Photonen
Der Einweg-Computer ist nur ein möglicher Ansatz für einen Quantencomputer.
Innsbrucker Forscher arbeiten statt mit Photonen beispielsweise mit Ionen, Überlagerung und Verschränkung sind auch dabei die Schlüssel zur Funktion des ganzen Systems.
Erst vor kurzem gelang dem Wiener Quantencomputer-Team um Zeilinger ein großer Schritt in Richtung Alltagstauglichkeit: Die Forscher schalteten den Zufall in ihrer Rechenmethode aus.
Bisher mussten die Wissenschaftler einen Rechenvorgang bis zu tausend Mal wiederholen, bis der Quantencomputer ein korrektes Ergebnis ausgab. Für den Alltagseinsatz war das Gerät damit unbrauchbar.
(APA)