Quantenrechner können auf vielerlei Weise realisiert werden. Nun ist es gelungen, mehr als zwei ultrakalte Atome miteinander zu verschränken – ein entscheidender Meilenstein.
Es ist und bleibt ein spannendes Rennen. Auf welcher Technologie wird eines Tages der erste richtige Quantencomputer basieren? Werden es Lichtteilchen sein? Quantenpunkte in Halbleitermaterialien? Oder vielleicht ultrakalte Atome? Aktuell haben noch immer die supraleitenden Schaltkreise die Nase vorn, mit denen beispielsweise Google und IBM experimentieren. Doch andere Technologien beginnen aufzuholen.
Fachleute erwarten, dass die Maschinen eines Tages Aufgaben bewältigen können, an denen klassische Rechner scheitern. Sie sollen etwa chemische Reaktionen simulieren können, gängige Verschlüsselungscodes knacken oder Optimierungsprobleme schneller lösen. Dazu nutzen sie vor allem zwei Besonderheiten der Quantenwelt aus: die Überlagerung und die Verschränkung von Quantenzuständen.
Träger dieser Information sind die Qubits, die quantenphysikalischen Pendants zum klassischen Bit. Die Forschungsgruppe um Jian-Wei Pan nutzt als Qubits ultrakalte Rubidiumatome, die in optischen Gittern – einer periodischen Anordnung von Einfangstellen, in die die Atome quasi »hineinfallen« – mit Hilfe von Lasern gekühlt und festgehalten werden. Lokale Laserpulse wiederum können die einzelnen Qubits steuern und die Informationen auslesen.
»Unser Experiment beweist, dass wir in der Lage sind, skalierbare Verschränkung in optischen Gittern zu erzeugen und nachzuweisen«, schreibt das Team um Pan im Fazit des Artikels. »Die Fähigkeit, Atomanordnungen mit geringer Entropie zu realisieren, kann zusammen mit der hochpräzisen Manipulation einzelner Atome den Weg zur Demonstration praktischer Quantenvorteile eröffnen.
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