ETH-​Forschende entwickeln Technik für grosse Quantencomputer

23. Oktober 2020 11:40

Zürich - Mit einer als optische Verdrahtung bezeichneten neuen Technik soll die Grundlage für den Bau grosser Quantencomputer gelegt werden. Forschende der ETH Zürich haben das neue Verfahren jetzt demonstriert.

An der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) hat ein Forscherteam eine neue Technik zur Steuerung von Vorgängen in einem Quantencomputer demonstriert. Diese könnte als Grundlage für den Bau grosser Quantencomputer dienen. Bisher sind nur Miniversionen davon möglich gewesen, obwohl weltweit an der Entwicklung leistungsfähiger und allgemein einsetzbarer Quantencomputer geforscht wird.

Die Zürcher Forschenden unter Leitung von Jonathan Home am Institut für Quantenelektronik haben nun eine neue Methode demonstriert, mit der mehrere Laserstrahlen in einem Chip präzise zu den richtigen Stellen geleitet werden können, und das auf so stabile Weise, dass sich sogar empfindlichste Quantenoperationen mit den Atomen ausführen lassen, heisst es in einem Bericht der ETH. Darin wird zunächst an einem Beispiel deutlich gemacht, worum es bei dem Verfahren zur internen Steuerung der Vorgänge in einem Quantencomputer geht. Die Steuerung erfolgt über Laserlicht.

Als Beispiel wird der Umgang mit einem Laserpointer genannt. Es ist dabei schwer, den Anzeigepunkt auf einer entfernten Leinwand ruhig zu halten und das Ziel zu treffen. Ähnlich ergehe es Physikern, die mit Laserstrahlen, nicht einen, sondern hunderte oder tausende ebenso punktgenau treffen müssen. Und zwar im winzigen Mikrometerbereich, um die für den Quantenprozessor „eingefangenen“ Atome zu treffen. Jede Vibration würden das Verfahren empfindlich stören.

Den Zürcher Forschenden ist es nun gelungen, winzige Wellenleiter in die Chips zu integrieren, auf denen sich die Elektroden zum Einfangen der Ionen befinden. Diese sogenannte Ionenfalle ist die Basis eines Quantenprozessors. Mit dieser Methode „können wir das Licht direkt zu den Ionen leiten“, wird Chi Zhang, Doktorand in Homes Arbeitsgruppe, zitiert. Das ist die „optische Verdrahtung“.  Der neue Ansatz kann für künftige Ionenfallen-​Quantenrechner interessant sein, da er nicht nur äusserst stabil ist, sondern auch skalierbar. Im Klartext: grössere Quantencomputer werden möglich. gba 

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