Neue Idee für Photonen-Quantencomputer
Ich weiß´nicht ob das jetzt genau in diese Rubrik passt aber die Austria Presse Agentur (APA) hat heute einen interessanten Artikel unter Bezugnahme auf ein Konzept des Physikers Anton Zeilinger veröffentlicht:
Ein neues Konzept für einen zukünftigen Quantencomputer auf Basis von Lichtteilchen haben Wiener Physiker um Anton Zeilinger vorgeschlagen und zum Teil bereits experimentell realisiert. Mit der Methode lassen sich gleichzeitig Paare von Photonen effizient herstellen und miteinander in Wechselwirkung bringen.
Damit ließen sich Berechnungen in einem Quantencomputer durchführen, wie die Forscher in einer Studie berichten.
Qubits - die Einheiten des Quantencomputers
Die Studie:
"Efficient quantum computing using coherent photon conversio" von Nathan Langford und Kollegen ist in "Nature" erschienen.
Derzeit wird weltweit nach Konzepten gesucht, mit denen sich ein Quantencomputer realisieren lassen könnte. Im Gegensatz zum Bit, der kleinsten Informationseinheit in der Informationstechnologie, die zwei Zustände (Ja/Nein oder 0/1) einnehmen kann, sollen beim Quantencomputer Quantenzustände als kleinste Einheit - genannt Quantenbit (Qubit) - dienen.
Weil dabei die Gesetze der Quantenwelt gelten, kann ein solcher Quantenzustand verschiedene Schwebezustände zwischen zwei Möglichkeiten einnehmen. Mit mehreren Qubits könnte man deshalb bestimmte Probleme wesentlich schneller lösen als in einem klassischen Computer.
Probleme bei "Photonenpaarung"Die Physiker am Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) an der Universität Wien und ihre Kollegen in Japan und Australien mussten für das von ihnen vorgeschlagene Schema einige Schwierigkeiten überwinden.
So scheiterte bisher ein auf vielen Photonen basierender Quantencomputer ebenso wie viele Quantenexperimente mit einer großen Anzahl an Photonen bisher an den prinzipiell ineffizienten Methoden zur Herstellung von Photonenpaaren. Die Wissenschaftler schlagen nun die sogenannte "kohärente Photonen-Konversion" dafür vor.
Dabei wird ein starker Laser dazu benutzt, die sogenannte Nichtlinearität von Glasfasern hochzutreiben. In der linearen Optik geht man davon aus, dass die optischen Eigenschaften eines Materials unabhängig von der Intensität des eingestrahlten Lichtes sind, Lichtstrahlen beeinflussen einander nicht.
In nichtlinearen Materialien kommt es dagegen zu einer Wechselwirkung zwischen Lichtstrahlen. "Wir können die Nichtlinearität der Glasfasern mit der Stärke des Laserfeldes steuern: je stärker das Laserfeld, desto höher die Nichtlinearität", erklärte der an dem Projekt beteiligte Wissenschaftler Sven Ramelow.
Kohärente Photonen-KonversionSchickt man gleichzeitig zum Licht dieses Pumplasers Licht einer anderen Wellenlänge eines schwächeren Lasers in diese Glasfaserleitung, werden diese Photonen verdoppelt - und zwar "theoretisch zu 100 Prozent, also deterministisch - wenn man ein Photon hineinschickt, kommen zwei heraus", so Ramelow.
Die Physiker konnten diesen Teil ihres neuen Schemas bereits experimentell nachweisen, wenn auch die Photonenpaar-Erzeugung "noch nicht mit hoher Effizienz" gelang.
Verdoppelt werden die Photonen durch die "kohärente Photonen-Konversion". Dabei werden sogenannte Photonen-Zustände - das elektromagnetische Feld des Lichts kann verschiedene Zustände einnehmen, etwa solche mit unterschiedlicher Zahl an Photonen - umgewandelt, ohne dass Quanteninformation zerstört wird. So kann zum Beispiel ein Ein-Photonen- in einen Zwei-Photonen-Zustand umgewandelt werden.
Erzeugung von WechselwirkungenEin weiterer, wichtiger Aspekt der "kohärente Photonen-Konversion" ist es, dass zwei Lichtteilchen miteinander zur Wechselwirkung gebracht werden können. Üblicherweise gibt es zwischen Photonen keinerlei Wechselwirkung. In der Quantenphysik ist das grundsätzlich von Vorteil, da die Photonen dadurch von der Umgebung isoliert sind und Quanteneigenschaften erhalten bleiben.
Will man aber Photonen für einen Quantencomputer nutzen, braucht man genau diese Wechselwirkung, denn damit würden die Berechnungen durchgeführt.
Mit dem theoretischen Konzept der Wiener Physiker wäre also der Bau eines auf Photonen basierenden Quantencomputers möglich. Weitere Experimente sollen nun die Möglichkeit der praktischen Umsetzung des Konzepts belegen.
Gruß
MTom
). Dann schneidet man die Kiste entlang der Trennwand entzwei, so dass man nun zwei Kisten hat. Die eine Kiste schickt man zu Alpha Centauri, die andere behält man. Wenn am Zielort Bob die Kiste öffnet, weiss er sofort, ob in der Kiste, die auf der Erde zurückgeblieben ist, eine Maus drin ist oder nicht... Information kann man damit aber nicht übermitteln.
