Ca+-Ionen werden durch elektrische Felder gespeichert
Die erste Mikrochipfalle in Europa, die für Experimente auf dem Weg zum skalierbaren Quantencomputer genutzt wird, haben jetzt Wissenschaftler der Universität Ulm entwickelt. Sie speichert einzelne Ca+-Ionen angeordnet wie Perlen auf einer Kette.
Jedes einzelne Ion stellt ein Quantenbit dar, analog zu den Bits eines alltäglichen Computers. Der zukünftige Quantencomputer wird durch die Nutzung der Quantenbits bisher unlösbare Probleme aus Informatik und Naturwissenschaft mit außergewöhnlichen Rechenleistungen lösen.
In der dreidimensionalen linearen Mikrochipfalle, die von Diplom-Physiker Stephan Schulz und Professor Ferdinand Schmidt-Kaler realisiert wurde, werden die Ca+-Ionen durch elektrische Felder gespeichert. Eine Vielzahl von einzelnen Kontrollsegmenten erlaubt dabei erstmals parallel die Aufteilung der Ionenketten in separierte Einzelionen, die kontrolliert durch elektrische Spannungen verschoben werden. Für die Operationen des Quantencomputers werden einzelne Ionen mit Laserpulsen manipuliert und das Rechenergebnis optisch ausgelesen.
Die neue Mikrochipfalle ist nach Angaben der Forscher aufgrund der Anzahl ihrer Kontrollsegmente weltweit einzigartig. Damit verfügt sie erstmals über einen getrennten Speicher- und Prozessorbereich um die Skalierbarkeit eines Quantencomputers mit einzelnen Ionen zu demonstrieren. Ziel ist die Speicherung und Verarbeitung von etwa 100 Quantenbits - entsprechend einer Leistungsfähigkeit, die jeden herkömmlichen Computer weit übertrifft.
Das an der Universtität Ulm entwickelte Quanten-Device ist das Referenzdesign für die von der EU geförderte Entwicklung von skalierbaren Ionen-Quantencomputern. Ähnliche Devices werden derzeit ebenfalls in den USA entwickelt.
