Neuen Weg beschritten

Tiroler Forscher verbessern Quantenrechner-Ansatz

Blick in eine Vakuumkammer mit einer Oberflächenfalle, in der Kalziumatome gefangen und manipuliert werden.

(Bild: Uni Innsbruck/Martin van Mourik)

Um die hochkomplexen und -dimensionalen Quantencomputer weiterzuentwickeln, haben Physiker der Universität Innsbruck nun eine neue Methode gefunden. Sie nutzen dabei sogenannte Quantenbits und Quantendigits.

Während man gewohnt ist, mit den Ziffern null bis neun zu rechnen, arbeiten Computer mit dem Binärcode und den Zahlen null und eins. Daraus sind auch Quantencomputer entstanden. Diese rechnen einfache Rechenaufgaben, etwa 9x9, nicht mit diesen Zahlen, sondern greifen auf den Binärcode zurück. Um Computer, die oft mit hochkomplexen Aufgaben konfrontiert werden, noch effizienter arbeiten zu lassen, entwickelte ein Team um Martin Ringbauer vom Institut für Experimentalphysik der Uni Innsbruck eine neue Methode.

Quantensysteme, wie etwa gespeicherte Ionen, haben viel mehr als nur zwei Zustände, die zur Informationsverarbeitung verwendet werden können.

Physiker Martin Ringbauer

Dabei verwenden sie nicht nur Quantenbits (auch Qubits genannt), sondern greifen auf Quantendigits (Qudits) zurück. Quantencomputer reagieren extrem sensibel auf Umwelteinflüsse reagieren, müssen sie Rechnungen mit so wenig Schritten wie möglich durchführen. Eine der besonderen Eigenschaften von Quantensystemen, und von zentraler Bedeutung für die überragende Rechenleistung von Quantencomputern, ist Verschränkung. Um dieses Potenzial auszunutzen, ist es von zentraler Bedeutung, Verschränkung hochdimensionaler Systeme auf effiziente und robuste Weise zu erzeugen.

Anspruchsvolle Probleme profitieren
Die neue Methode der Innsbrucker Physiker können nun zwei Qudits mit jeweils bis zu fünf Zustünden verschränken. Martin Ringbauer erklärt: „Quantensysteme, wie etwa gespeicherte Ionen, haben viel mehr als nur zwei Zustände, die zur Informationsverarbeitung verwendet werden können.“ Viele der anspruchsvollsten Probleme der heutigen Zeit, in so unterschiedlichen Bereichen wie Chemie, Physik oder Optimierung, können von dieser natürlicheren Sprache des Quantencomputers profitieren.