Zum ersten Mal gelang es Forschern mit solchen Spezial-Chips zu rechnen.
Supraleitende Quantenchips sind einer von mehreren Ansätzen für sogenannte Quantencomputer. Wissenschafter um Johannes Majer vom Atominstitut der Österreichischen Universitäten ist es mit Kollegen an der Yale University (US-Bundesstaat Connecticut) und der Universite de Sherbrooke (Kanada) erstmals gelungen, einfache Berechnungen auf den supraleitenden Chips durchzuführen. Sie haben damit bewiesen, dass Quanten-Rechnungen in supraleitenden Computerchips tatsächlich möglich sind. Die Arbeiten wurden in der jüngsten Online-Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift "Nature" veröffentlicht.
Welche Vorteile bietet ein Quantenrechner?
Dass man überhaupt
die Entwicklung eines Quantencomputers anstrebt, liegt an grundlegenden
Eigenschaften der kleinsten Teilchen. Die Zauberformel lautet: Überlagerung
von Zuständen. Herkömmliche Computer kennen nur Ja/Nein bzw. 0 und 1,
Quanten-Bits - oder Qubits - können auch mehr oder weniger beliebig viele
Zustände zwischen 0 und 1 annehmen. Diese Überlagerungen vervielfachen den
Rechenraum, für spezielle Anwendungen - etwa Berechnungen der Quantenphysik
selbst - sollte der Quantencomputer herkömmlichen Rechnern haushoch
überlegen sein.
Mehr oder weniger fortgeschrittene Ansätze für Quantencomputer sind etwa in
Fallen eingesperrte Ionen oder Atome. Auch mit Lichtteilchen lassen sich
Quantenberechnungen ausführen. Majer setzt bei seinen Versuchen auf
supraleitende Schaltkreise, wozu die eigens entwickelten Chips mit der Größe
von etwa einem drittel Millimeter auf knapp über den absoluten Nullpunkt
abgekühlt werden müssen. Dann treten sogenannte elektronische
Quantenüberlagerungen zutage.
Nachteil: Extrem kurze
Stabilität
Viel Zeit für ihre Berechnungen, bisher standen zwei
Qubits für die Kalkulationen zur Verfügung, haben die Wissenschafter
allerdings nicht. Die elektronischen Überlagerungen bleiben etwa nur eine
Millionstel Sekunde stabil. Die supraleitenden Chips haben allerdings den
Vorteil, dass auf ihnen die Quanten-Zustände sehr rasch verarbeitet werden
können. In einem weiteren Schritt ist geplant, den Quantencomputer-Ansatz
der supraleitenden Chips mit stabileren Atom-Zuständen zu koppeln. "Vielleicht
kann man eines Tages Atome wie einen Speicher verwenden und die schnellen
Supraleiter-Chips zum Rechnen benützen", so Majer.
