Quantencomputer mit vielen Zuständen
US-Forschern ist es gelungen, ein Quantensystem zu realisieren, dessen kleinste Informationseinheiten mehr als zwei Zustände besitzen. Statt von Qubits spricht man in diesem Fall von Qudits - das d bezeichnet die variable Anzahl der Zustände.
- Matthias Gräbner
Qudits können nicht nur mehr Informationen speichern, sie eignen sich auch prinzipbedingt für mit Qubits nicht mögliche Experimente. So beschreiben Physiker der University of California in Santa Barbara im Wissenschaftsmagazin Science, wie sie mit ihrer auf einem tiefgekühlten supraleitenden Schwingkreis basierenden Technik das Verhalten von Spins simulieren konnten – ein, wie es der Physiker Friedemann Reinhard von der Universität Stuttgart einschätzt, "spektakulärer Beweis, dass der Schwingkreis tatsächlich ein anderes quantenmechanisches System simulieren kann".
Das in Science beschriebene Herangehen der Forscher hat einen weiteren Vorteil: Als d-dimensionales Quantensystem kamen supraleitende Stromkreise zum Einsatz, die makroskopische Dimensionen besitzen. So lassen sich die Phänomene der Quantenphysik aus der Mikro- in die Makrowelt holen. Ein auf dieser Grundlage aufgebauter Quantencomputer wäre technisch leichter realisierbar – auch, weil die Eigenschaften der supraleitenden Stromkreise mit den bekannten Mitteln der Lithografie einstellbar und die Quantenübergänge über Strom und Spannung steuerbar sind.
Schließlich eignen sich Qudits auch noch dazu, quantenkryptografische Prozesse zu vereinfachen. Als Sicherheitsgewinn versprechen sie, die maximal erlaubten Fehlergrenzen bei der technischen Realisierung eines Quantenkryptografen zu erhöhen.
Für Physiker, meint Quanten-Experte Reinhard, sei das Ergebnis aber noch aus einem anderen Grund interessant: "Je mehr Strompakete der Schwingkreis enthält, desto schneller scheint er sie auch wieder zu verlieren. Der quantenmechanische Zauber zeigt sich, so die allgemeine Beobachtung, nur für sehr gut kontrollierte Systeme mit wenig Teilchen. Es wäre interessant zu verstehen, wie groß das größte System sein kann, an dem man die Quantenmechanik noch beobachten kann. Das nämlich würde uns besser erklären, warum diese mysteriösen Phänomene in unserer Alltagswelt keine Rolle spielen".
Siehe dazu auch den Telepolis-Artikel:
(Matthias Gräbner) / ()
