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Computer der Zukunft: Quantenprozessor erledigt mehrere Aufgaben

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In einem neuen Prozessor können mehrere logische Operationen auf wenige Qubits angewendet und die Informationen gleichzeitig innerhalb des Bauteils transportiert werden. Dem Einsatz in einem zukünftigen Quantencomputer stehen allerdings noch mehrere Hürden im Weg.

Als Quantenbits verwendeten die Wissenschaftler um Jonathan Home vom National Institute of Standards and Technology in Boulder zwei Beryllium-Ionen, die sie mit elektrischen Feldern an ihrem Platz hielten. Mittels kurzer Laserpulse manipulierten sie dann einen bestimmten Quantenzustand – in diesem Fall den Spin – der Atome, um so die Informationen darin zu kodieren.

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Quantenprozessor | Der neu entwickelte Quantenprozessor: Die Ionen sind in dem dunklen Schlitz (3,5 Millimeter lang und 200 Mikrometer breit) gefangen, der sich inmitten einer mit Gold beschichteten Aluminiumschicht befindet (linke Bildmitte). Ändern die Wissenschaftler die Spannung an den Goldelektroden, können sie die Ionen zwischen den sechs verschiedenen Zonen der Ionenfalle hin- und herbewegen.
Dann führten sie logische Operationen durch – ähnlich den UND- und NICHT-Gattern im klassischen Computer – und kombinierten diese mit einem Verschieben der Informationen innerhalb des Prozessors. Nach dem Transport ließen sich die Daten genauso gut verarbeiten wie vorher, berichten die Forscher. In der Vergangenheit hatte das Bewegen von Qubits die darauf verschlüsselten Informationen oft unbrauchbar gemacht.

Der Prozessor funktioniere in 94 Prozent der Fälle. In einem zukünftigen Quantencomputer sollte er allerdings zu 99,99 Prozent korrekt arbeiten, so die Wissenschaftler. Zudem handele es sich mit lediglich zwei Qubits noch um einen sehr kleinen Quantenprozessor. Dem System weitere Speichereinheiten hinzuzufügen sei jedoch keine einfache Aufgabe, so Home. Zwar verfüge man bereits heute über alle nötigen Techniken, ein derartiges Bauteil jedoch tatsächlich zu bauen und vor allem zu kontrollieren, sei enorm schwierig. (mp)

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