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Durchbruch bei Quantencomputer

16.12.1999 | 00:00 Uhr |

Einen "voraussichtlich bahnbrechenden Beitrag" zur Konstrukt

Einen "voraussichtlich bahnbrechenden Beitrag" zur Konstruktion von Quantencomputern haben nach eigenen Angaben Würzburger Physiker um Prof. Dr. Laurens Molenkamp geleistet. Ihnen ist es erstmals gelungen, den Drehimpuls von Elektronen in genau eine vorgegebene Richtung zu zwingen und die derart polarisierten Elektronen in ein Halbleiter-Bauelement einzubringen. Die Resultate sind in der Zeitschrift Nature (Band 402, Nr. 6763) vom 16.12.99 veröffentlicht

Die Polarisation wurde in einer extrem dünnen Schicht eines magnetischen Halbleitermaterials erreicht und verlief nach Angaben der Würzburger Wissenschaftler erstaunlich effizient: Rund 90 Prozent der Elektronen-Spins zeigten danach in dieselbe Richtung. "Wir haben gezeigt, dass die Grundlagen für einen Quantencomputer funktionieren.", so Professor Molenkamp. Nachgewiesen wurde der Effekt mit Hilfe einer LED (Licht-emittierende Diode), die optisch polarisiertes Licht aussendet, wenn der durch sie fließende Strom spinpolarisiert ist.

In Quantencomputern würden die Bits 0 und 1 als Kombination der Quantenzustände Spin-up und Spin-down einzelner Elektronen realisiert statt wie bisher als An- oder Abwesenheit Zehntausender von Elektronen. Gerechnet wird durch das quantenmechanische Koppeln solcher "Qubits".

Quantencomputer können bestimmte Arten von Aufgaben um Größenordnungen besser lösen als herkömmliche Rechner, weil die Elektronen gleichzeitig zahlreiche Zustände annehmen können. Suchprobleme lassen sich beispielsweise so sehr schnell bewältigen. Besonders Krypto-Algorithmen, wie sie bei der asymmetrischen Verschlüsselung (siehe Glossar) auftreten, könnten durch Quantencomputer vermutlich effizient gebrochen werden.

Bis zur Realisierung von Quantencomputern werden allerdings noch mindestens zehn Jahre vergehen. "Sie sollten nicht erwarten, dass so einen Rechner den PC ersetzen wird" schränkt Professor Laurens Molenkamp gegenüber der PC-WELT ein. "Es wird ein bei 4 Grad über dem absoluten Nullpunkt (4 Kelvin) betriebener Tieftemperatur-Rechner sein mit vorerst einigen Tausenden von Qubits - also nur interessant für Nische-Anwendungen." (PC-WELT, 16.12.1999, kk)

Injection and detection of a spin-polarized current in a light-emitting diode

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