Direkt zum Inhalt

PHYSIK: Neue Moleküle fürs Quantenrechnen

Ein Quantencomputer führt seine Berechnungen mit Hilfe von Quantenobjekten aus, die in einer Überla­gerung verschiedener Zustände existieren und zudem verschränkt sein können. Deshalb muss er seine Rechenschritte nicht nacheinander abarbeiten, sondern kann sie parallel durchführen – was seine Leistung immens steigert. Die Quantenobjekte verschlüsseln dabei Informationseinheiten namens Qubit. Wie gut sie sich für praktische Berechnungen eignen, hängt von ihrer Lebensdauer ab, der so genannten Kohärenzzeit. Meist wechselwirken sie schon nach kurzer Zeit mit der Umgebung, wobei sie alle nutzbaren quantenmechanischen Informationen verlieren.

Deshalb versuchen Wissenschaftler, Quantenobjekte zu finden, die sich als Qubits einfach manipulieren und auslesen, aber auch möglichst lange speichern lassen. Ein Team um Danna Freedman von der Northwestern University (USA) hat nun spezielle chemische Verbindungen untersucht, die hierfür geeignet sein könnten. Es handelt sich um Komplexe aus einem zentralen Vanadiumion und drei Kohlenstoff-Schwefel-Gruppen als Liganden. Diese schirmen den Spin des zentralen Vanadiumions gut ab, so dass seine quantenmechanische Information lange erhalten bleibt.

Durch Modifizieren der Komplexe und Wählen eines geeigneten Lösungsmittels schafften es die Forscher, die Lebensdauer des Vanadium-Qubits bis auf 700 Mikrosekunden (millionstel Sekunden) zu steigern. Das ist das Zehnfache des bisherigen Rekords bei Komplexverbindungen. Die Forscher betonen, damit sei eine Grenze überschritten, ab der Quantencomputing praktisch möglich wird. Zwar erfordern derartige Kohärenzzeiten Temperaturen unterhalb von minus 260 Grad Celsius; zudem sind bei anderen Quantensystemen bereits längere Kohärenzzeiten erreicht worden. Doch zeigt die Arbeit neue Zugangswege zu diesem noch sehr experimentellen Gebiet auf.

Februar 2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Februar 2016

Kennen Sie schon …

Spezial Physik - Mathematik - Technik 4/2019

Spektrum der Wissenschaft – Spezial Physik - Mathematik - Technik 4/2019: Extreme Materialien

Wie Quantentricks und Nanotechnik unsere Welt radikal verändern - Topologische Isolatoren: Revolution für die Halbleiterindustrie • Nanostrukturen: Die neue Vielfalt ultradünner Schichten • Bizarre Atome: Physiker bauen Kerne und Teilchen nach Maß

39/2019

Spektrum - Die Woche – 39/2019

In dieser Ausgabe widmen wir uns dem Quantencomputer, Wäldern und veganen Burgern.

Highlights 2/2019

Spektrum der Wissenschaft – Highlights 2/2019: Die Struktur des Kosmos

Dunkle Materie: Neue Bewegungsgesetze statt unsichtbarer Teilchen? • Quantengravitation: Die Theorien werden überprüfbar • Schwarze Löcher: Wie Verschränkung ein Wurmloch erzeugt

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quelle

Zadrozny, J. M., et al.: Millisecond Coherence Time in a Tunable Molecular Electronic Spin Qubit. In: ACS Cent. Sci., 2015