Physik Quantenbits im Dialog
Forscher haben einen weiteren Schritt auf dem Weg zu einem leistungsfähigen Quantencomputer getan.
Einem japanisch-deutschen Forschungsteam ist es erstmals gelungen, Informationen zwischen verschiedenen Arten von Quantenbits auszutauschen. Quantenbits, kurz Qubits, könnten eines Tages die Informationsspeichereinheit von Quantencomputern bilden. Sie lassen sich auf verschiedene Arten realisieren, wobei jede ihre Vorteile hat. Eine Kombination verschiedener Qubit-Arten könnte daher besonders leistungsfähige Rechner ermöglichen. Die Arbeit erschien unter Federführung des japanischen Riken Centers und mit Beteiligung der RUB und er University of Tokyo am 29. November 2018 online in der renommierten Zeitschrift „Nature Communications“.
Unterschiedliche Arten von Quantenbits
„Quantenbits lassen sich genau wie klassische Bits in verschiedenen technischen Ausführungen realisieren“, erklärt Prof. Dr. Andreas Wieck, Leiter des RUB-Lehrstuhl für Angewandte Festkörperphysik. Es gibt sie beispielsweise in Form von einzelnen frei schwebenden Atomen oder als Quantenpunkte; bei Letzteren handelt es sich um Elektronen, die in einem begrenzten Bereich eines Halbleiters eingesperrt werden. „Da die Halbleitertechnologie bereits weit entwickelt ist, bietet es sich an, diese Plattform zur Herstellung von Qubits zu nutzen“, sagt der Bochumer Physiker Dr. Arne Ludwig.
Zwei Arten von Quantenpunkten gelten als besonders leistungsfähig, haben aber unterschiedliche Vor- und Nachteile: Mit LD-Qubits lassen sich Informationen nur langsam schreiben und auslesen; dafür können sie Informationen über eine lange Zeit speichern. Mit ST-Qubits hingegen lassen sich Informationen schnell einspeichern und auch schnell wieder auslesen, aber sie können Informationen nicht lange stabil speichern.
Vorteile kombinieren
Die Forscher kombinierten die zwei Quantenbit-Typen in einem Hybrid-System. Die Halbleiter dafür stellte das RUB-Team her. Die Gruppe zeigte, dass sich Informationen zwischen den beiden Qubit-Arten übertragen lassen – und zwar in nur 5,5 Nanosekunden. So konnte die im LD-Qubit gespeicherte Information durch das schnelle ST-Qubit ausgelesen werden.
„Das ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer leistungsfähigen Quantencomputerarchitektur, die Daten schnell verarbeiten kann“, resümiert Andreas Wieck.
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