Fortschritte beim Quantencomputing

Lesen konnten sie einzelne Elektronenspins schon geraume Zeit, nun haben es australische Forscher an der University of New South Wales um Dr. Andrea Morello und Prof. Dr. Andrew Dzurak auch geschafft, einzelne Spins von in Silizium eingebetteten Phosporatomen zu "beschreiben". Die Meldung dazu ging schon vor ein paar Tagen durch die Presse, nun sind die Feinheiten dazu im Nature-Artikel (käuflich) online: "A single-atom electron spin qubit in silicon". Anfang des Jahres hatte bereits ein konkurrierendes Team an der gleichen Universität am ARC Center for Quantum Computation and Communication Technology unter Leitung von Prof. Michelle Simmons einzelne Phosphoratome mit Hilfe eines Raster-Tunnel-Mikroskops aneinandergereiht und damit interessante Ergebnisse bezüglich des Ohmesche Gesetzes erzielt.

Mit Hilfe eines weiteren australischen Teams an der Universität Melbourne unter Leitung von Professor David Jamieson konnte man nun jedoch die Phoshor-Atome lithografisch präzise in Silizium einbetten und dort Spins lesen und beschreiben.

Damit hat man aber nur ein einzelnes Quantenbit (Qubit), was für einen wirklichen Durchbruch noch fehlt, ist die Verschränkungen von mehreren Qubits, so wie es andere Forschergruppen schon mit unterschiedlichen Techniken (etwa mit Josesphson-Effekt oder Ionenfallen) geschafft haben. Das wollen die australischen Forscher als nächstes angehen.

Die kanadische Firma D-Wave hat nach eigenen Angaben bereits über 80 Qubits verschränken können und vor einem Monat ein Paper bei Nature "Finding low-energy conformations of lattice protein models by quantum annealing" veröffentlicht, das die Berechnung der Proteinfaltung mit 81 Qubits beschreibt.

Doch die mit Supraleitung bei Temperaturen knapp über dem absoluten Nullpunkt arbeitenden D-Wave-Rechner sind sehr aufwendig. Schafft man es jedoch, viele verschränkte Quantenzuständen mit herkömmlicher Siliziumtechnik zu realisieren, so könnte man preiswerte und leicht zu handhabenden Quantenprozessoren für ein breites Anwendungsfeld fertigen. Und das Ergebnis der australischen Forscher ist ein wichtiger Schritt in diese Richtung. (as)