Smartes Gaspedal für Quanten-Bits: Ein Fortschritt für Quantencomputer

BASEL / LONDON (IT BOLTWISE) – Die Entwicklung von Quantencomputern hat einen bedeutenden Schritt nach vorne gemacht. Forschende der Universität Basel haben eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, Quanten-Bits, auch Qubits genannt, gleichzeitig schneller und robuster zu machen. Diese Innovation könnte die Leistungsfähigkeit zukünftiger Quantencomputer erheblich steigern.

Die Welt der Quantencomputer ist voller Herausforderungen und Potenziale. Ein zentrales Element dieser Technologie ist das Quanten-Bit oder Qubit, das in der Lage ist, Informationen in einer Weise zu speichern und zu verarbeiten, die weit über die Möglichkeiten klassischer Computer hinausgeht. Die Forscher der Universität Basel haben nun eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, die Geschwindigkeit und Stabilität von Qubits gleichzeitig zu erhöhen. Diese Entwicklung könnte die Effizienz von Quantencomputern erheblich verbessern und neue Anwendungen ermöglichen.

Das Dilemma bei der Herstellung von Qubits besteht darin, dass sie einerseits gut von ihrer Umgebung abgeschirmt sein müssen, um die empfindlichen Quantenüberlagerungen zu erhalten. Andererseits müssen sie schnell angetrieben werden, um effizient zu arbeiten. Normalerweise sind diese beiden Anforderungen schwer zu vereinen, da eine höhere Antriebsgeschwindigkeit oft zu einem schnelleren Zerfall der Überlagerungen führt. Doch das Team um Prof. Dr. Dominik Zumbühl hat einen Weg gefunden, diese beiden Aspekte zu kombinieren, indem sie ein Spin-Qubit so einstellten, dass sowohl die Geschwindigkeit als auch die Kohärenzzeit gesteigert werden konnten.

Die Grundlage dieser Innovation bildet ein winziger Draht aus Germanium, der mit einer dünnen Schicht Silizium ummantelt ist. Durch das Entfernen eines Elektrons aus diesem System entsteht ein sogenanntes ‘Loch’, das sich ähnlich wie eine Luftblase verhält. Diese Struktur ermöglicht es, die Spin-Bahn-Kopplung zu nutzen, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das den Spin des Teilchens beeinflusst. Diese Kopplung ist für Löcher in einem Festkörper besonders stark und kann elektrisch gesteuert werden, was eine präzise Kontrolle über die Qubit-Eigenschaften ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil dieser Methode ist, dass sie bei relativ hohen Temperaturen von 1,5 Kelvin funktioniert, im Gegensatz zu den extrem niedrigen Temperaturen, die normalerweise für Qubits erforderlich sind. Dies macht den Prozess weniger energieaufwendig und vermeidet die Notwendigkeit von seltenem Helium-3. Die Forscher hoffen, dass diese Methode bald auch auf andere Arten von Qubits und zweidimensionale Halbleiter angewendet werden kann, was die Entwicklung leistungsfähigerer Quantencomputer weiter vorantreiben könnte.

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