Schritt in Richtung topologischer Quantenrechner

Einem internationalen Team gelang der experimentelle Nachweis eines viel versprechenden Quantenzustandes in Halbleiter-Nanostrukturen.

„Die Bahn brechenden Experimente sind ein wichtiger Schritt zur Entwicklung eines topologischen Quantenrechners“, teilt die Uni Basel mit. Ihre Kooperationspartner sind das MIT, die Harvard University und die Bell Labs (Alcatel-Lucent).

Physiker spekulieren zurzeit über die bemerkenswerten Eigenschaften topologischer Quantenzustände und deren mögliche Anwendung für Quantencomputer. Sie hoffen, dass fragile Quanteninformation in dieser exotischen Form von Materie auf robuste Art in der Topologie gespeichert und verarbeitet werden kann. Auch Microsoft hat zu dieser Thematik ein ganzes Forschungsprogramm („Station Q“) lanciert. In den letzten Jahren habe ein regelrechter Wettlauf um die Erforschung solcher Quantenzustände begonnen, wie die Uni Basel mitteilt.

Bevor damit Quantenrechner gebaut werden können, müssen die vorhergesagten topologischen Eigenschaften experimentell nachgewiesen werden. Das Experiment zeigt auf, dass ein solcher Quantenzustand in geeigneten Nanostrukturen überleben und partiell übertragen werden kann. Damit sei ein wichtiger Schritt zur Entwicklung eines topologischen Quantenrechners gemacht, so die Uni Basel weiter.

In den letzten Jahren sind schon wichtige Durchbrüche gelungen, aber verlustfreie Speicherung von Quanteninformation bleibt eine große Herausforderung. Abhilfe erhoffen sich einige Forscher, indem sie die Daten topologisch speichern, also in Eigenschaften, die bei Verformungen erhalten bleiben. Zum Beispiel kann ein Apfel nicht kontinuierlich in eine Tasse mit Henkel umgeformt werden, denn die Tasse weist ein Loch (im Henkel) auf. Die Unempfindlichkeit topologischer Information gegenüber Störungen oder Deformationen kann sie vor Verlust bewahren. In einem topologischen Quantenrechner wäre somit die große Hürde des Quanteninformationsverlustes überwunden. (dsc)

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