Leibniz Universität

Mit Mikrowellen zum Quantencomputer

Eine Forschungsgruppe am Institut für Quantenoptik der Leibniz Universität ist Teil des europäischen Quanten-Flaggschiffs.

Teil einer technischen Apparatur — Prototyp-einer Ionenfalle mit integrierter Mikrowellentechnologie; die kleinen zeigen einzelne Beryllium-Ionen als Quanten-Bits in der Ionenfalle

Die EU fördert die Quantentechnologie im Rahmen ihrer "Quantum Flagship"-Strategie über die kommenden zehn Jahre mit einer Milliarde Euro. Europa soll so eine führende Rolle bei Zukunftstechnologien wie der Quantenkommunikation oder der Quantensimulation einnehmen. Auch die Forschung von Prof. Christian Ospelkaus vom Institut für Quantenoptik der Leibniz Universität und des Instituts für experimentelle Quantenmetrologie der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig wird in diesem Rahmen unterstützt.

Projekt MicroQC

Im Projekt MicroQC entwickeln er und sein Team gemeinsam mit Partnern an den Universitäten in Siegen, in Sussex, in Jerusalem und in Sofia neue Techniken, um Quantencomputer auf Basis einzelner Ionen realisieren zu können. Die EU fördert das Projekt mit fast 1,8 Millionen Euro über drei Jahre. Für die erste Förderperiode waren 141 Projekte eingereicht worden. Lediglich 20 wurden nun ausgewählt. "Wir freuen uns, dass wir mit MicroQC dazugehören", sagt Christian Ospelkaus.

Klassischen Rechnern überlegen

Zukünftige Quantencomputer versprechen, klassischen Rechnern weit überlegen zu sein. Herkömmliche Bits können genau zwei Werte haben: 0 oder 1. Quanten-Bits hingegen können sich gewissermaßen in beiden Zuständen gleichzeitig befinden. Auf diese Weise können massiv Daten parallel verarbeitet und die Rechenleistung gewaltig gesteigert werden.

Quantencomputer auf Basis einzelner Ionen

Ein vielversprechender Ansatz ist es, einzelne geladene Atome (Ionen) als Quanten-Bits zu verwenden. Die "Rechenoperationen" auf den Atomen werden dann üblicherweise mit Hilfe von Laserstrahlen durchgeführt. Im Rahmen von MicroQC soll dies nun mit Hilfe von Mikrowellen erfolgen. Die Technologie hierfür ist in Mobiltelefonen und anderen mobilen Geräten bereits vielfach im Einsatz und sehr weit entwickelt. Für den Einsatz in Quantencomputern hätte sie den Vorteil, dass sich kleinere Fehlerraten als beim Einsatz von hochspezialisierten Lasern erzielen lassen könnten.

(Veröffentlicht: 1. November 2018)