Mikrochipfalle für Quantencomputer

Diplom-Physiker Stephan Schulz und Prof. Dr. Ferdinand Schmidt-Kaler entwickelten den Prototypen der dreidimensionalen linearen Mikrochipfalle. Sie speichert einzelne Kalzium-Ionen, angeordnet wie Perlen auf einer Kette. Jedes einzelne Ion stellt ein Quantenbit dar, analog zu den Bits eines alltäglichen Computers.

In der neuartigen Mikrochipfalle werden die Kalzium-Ionen durch elektrische Felder gespeichert. Eine Vielzahl von einzelnen Kontrollsegmenten erlaubt erstmals parallel die Aufteilung der Ionen-Ketten in separierte Einzel-Ionen. Diese lassen sich kontrolliert durch elektrische Spannungen verschieben. Für die Operationen des Quantencomputers werden einzelne Ionen mit Laserpulsen manipuliert. Das Rechenergebnis wird optisch ausgelesen.

Die Mikrochipfalle sei aufgrund der Anzahl ihrer Kontrollsegmente weltweit einzigartig, so die Uni Ulm. Damit verfüge die Falle erstmals über einen getrennten Speicher- und Prozessorbereich. Die Skalierbarkeit eines Quantencomputers mit einzelnen Ionen lasse sich nun demonstrieren. Ziel ist die Speicherung und Verarbeitung von etwa 100 Quantenbits. Das sei eine Leistungsfähigkeit, die jeden herkömmlichen Computer weit übertreffe, heißt es weiter.

Das an der Universität Ulm entwickelte Quanten-Device ist das Referenzdesign für die von der EU geförderte Entwicklung von skalierbaren Ionen-Quantencomputern. Ähnliche Devices werden derzeit auch in den USA entwickelt. (dsc)