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Multifunktionale Quantenbits für die Computer der Zukunft

Künftige Quantencomputer sollen im Vergleich zu klassischen Computern bestimmte Aufgaben wesentlich effizienter lösen. Während herkömmliche Computer einen Rechenschritt nach dem anderen ausführen, können Quantencomputer viele Rechenschritte parallel vornehmen. Große Datenmengen ließen sich so viel schneller verarbeiten. Dabei ist die Mikrostruktur bestimmter Materialien und Elemente der Quantenbits von elementarer Bedeutung. Mit Materialien für solche multifunktionalen Quantenbits beschäftigen sich Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Ihr Projekt „Scalable Rare Earth Ion Quantum Computing Nodes“ (SQUARE) fördert die Europäische Kommission mit drei Millionen Euro.

Künftige Quantencomputer sollen im Vergleich zu klassischen Computern bestimmte Aufgaben wesentlich effizienter lösen. Während herkömmliche Computer einen Rechenschritt nach dem anderen ausführen, können Quantencomputer viele Rechenschritte parallel vornehmen. Große Datenmengen ließen sich so viel schneller verarbeiten. Dabei ist die Mikrostruktur bestimmter Materialien und Elemente der Quantenbits von elementarer Bedeutung. Mit Materialien für solche multifunktionalen Quantenbits beschäftigen sich Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Ihr Projekt „Scalable Rare Earth Ion Quantum Computing Nodes“ (SQUARE) fördert die Europäische Kommission mit drei Millionen Euro.
Im kleinsten Speicherbaustein des Quantencomputerchips, dem Quantenbit oder Qubit, gibt es im Unterschied zum klassischen Computerchip nicht nur binäre Informationen – 0 oder 1, aus oder an – sondern auch Werte dazwischen, die quantenmechanischen Überlagerungszustände. Damit soll die Rechenleistung eines Quantencomputers deutlich erhöht werden, denn mithilfe dieser Quanteneigenschaften können viele Rechenprozesse gleichzeitig ablaufen. „Ein vielversprechender Ansatz für die kommende Generation von Quantencomputern beruht auf Materialien, bei denen einzelne Systeme nicht größer als ein Atom sind und deren Quanteneigenschaften optisch zugänglich und kontrollierbar sind“, erläutert Professor David Hunger vom Physikalischen Institut des KIT, der das Projekt SQUARE koordiniert.

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Redaktion: Dipl.-Ing. Fahima Fischer
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