Im Bereich des Quantencomputings sind die Möglichkeiten enorm. Die Nutzung der Kraft von Quantenbits oder Qubits ermöglicht es Forschern, komplexe Probleme anzugehen, die einst für herkömmliche Computer undenkbar waren. Die Manipulation von Qubits stellte jedoch eine bedeutende Herausforderung dar. Wissenschaftler an der University of New South Wales (UNSW) Sydney haben nun einen Durchbruch in der quantenbasierten Datenspeicherung erzielt, indem sie nachgewiesen haben, wie Daten auf einem einzigen Atom auf vier verschiedene Arten geschrieben werden können.
Das Element der Wahl für dieses Experiment ist Antimon, das in einen Silizium-Chip implantiert werden kann, indem es ein Siliziumatom ersetzt. Was Antimon so geeignet für die Codierung von Quantendaten macht, ist sein Kern, der bereits acht separate Quantenzustände enthält. Zusätzlich besitzt das Elektron des Atoms zwei Quantenzustände, wodurch sich die Anzahl der verfügbaren Zustände effektiv auf 16 verdoppelt. Im Vergleich dazu würde die Schaffung eines Quantencomputers mit 16 Zuständen unter Verwendung anderer Materialien vier zusammenarbeitende Qubits erfordern.
Die eigentliche Innovation dieser Studie liegt in der Fähigkeit der Forscher, die Daten auf dem Atom mithilfe von vier unterschiedlichen Methoden zu manipulieren. Ein oszillierendes Magnetfeld ermöglicht die Kontrolle über das Elektron, während der Spin des Atomkerns durch eine magnetische Resonanzmethode manipuliert werden kann, die ähnlich der in MRT-Geräten verwendeten ist. Darüber hinaus kann ein elektrisches Feld den Kern kontrollieren, und die Technik der „Flip-Flop-Qubits“ ermöglicht die Kontrolle sowohl des Kerns als auch des Elektrons gegeneinander mit Hilfe eines elektrischen Feldes.
Durch den Einsatz dieser vier Methoden können Quantencomputer „dichter“ gestaltet werden. Dies bedeutet, dass mehr Qubits in einem kleineren Raum untergebracht werden können, was für eine erhöhte Rechenleistung sorgt. Der Hauptautor der Studie, Professor Andrea Morello, betont die Bedeutung dieser Forschung und sagt, dass die extreme Informationsdichte, die Quantencomputer bewältigen können, die Herausforderungen rechtfertigt, die sie darstellen. Die Fähigkeit, individuelle Qubits mit magnetischen und elektrischen Feldern oder Kombinationen davon zu kontrollieren, bietet Forschern zahlreiche Möglichkeiten, wenn es darum geht, Quantensysteme zu skalieren.
Für die Zukunft plant das Team, diese Atome zu nutzen, um logische Qubits zu codieren, ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Entwicklung praktischer Quantencomputer. Während Forscher weiterhin das Potenzial des Quantencomputings erschließen, bringen uns diese Fortschritte näher an eine Zukunft, in der komplexe Probleme mit beispielloser Effizienz gelöst werden können.
The source of the article is from the blog trebujena.net