Quantencomputer

Laserstrahlen wie diese bestehen aus Photonen. Die Lichtpartikel können Daten in unglaublicher Geschwindigkeit übermitteln.

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Das Prinzip eines Quantencomputers besteht darin, dass ein einzelnes Atom Informationen in Form von Quanten speichert. Photonen, das sind Lichtteilchen, können diese über große Strecken weiterleiten.

Photonen drehen sich immer in eine Richtung, ihre Drehrichtung. Eine stark vereinfachte Bezeichnung für diese ist Quant. Atome besitzen ein Magnetisches Moment. Das verleiht ihnen magnetische Kräfte.

Deutschen Wissenschaftlern unter Gerhard Rempe ist es gelungen, den Quantenzustand eines Photons in einem Rubidiumatom zu speichern. Die Drehrichtung des Photons beeinflusst die magnetischen Kräfte des Atoms. Damit wird eine Information verschlüsselt, die sich anschließend wieder herauslesen lässt.

Ein Rendez-vous zwischen den ganz Kleinen

Ein Speicherchip wie dieser könnte in Zukunft noch winziger sein und umfangreichere Datenmengen sammeln.

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Normalerweise beeinflussen sich Atome und Photonen kaum. Sie „ignorieren“ sich wie Menschen in einem leeren Zug. Damit sie miteinander Kontakt aufnehmen und damit Informationen durch Quantenzustände weiterleiten, entwickelten die Wissenschaftler des Max Plank Instituts für Quantenoptik in Garching eine neue Methode.

Sie haben Photonen und Atome zwischen Spiegeln „gefangen“. Dort werden sie reflektiert, wodurch sie sich häufiger „begegnen“. Wie bei Menschen in einem vollen Zug sind Atome und Photonen nun gezwungen, Informationen zu übertragen.

90 Prozent der Daten wurden erfolgreich übermittelt

Ein Laserstrahl stabilisiert bei diesem Vorgang den Quantenzustand. Ein weiterer Laser liest die gespeicherten Daten ab. Im Experiment ließen sich über 90 Prozent der Informationen richtig übermitteln. Klassische Methoden der Quantenspeicherung erreichen nur einen Wert von 67 Prozent.

Auf diese Weise könnten in Zukunft Quantencomputer mit größerer Rechenleistung gebaut werden. Auch die nächste Generation Internet könnte um einiges schneller werden, denn ein Photon kann in einer einzigen Sekunde sieben Mal die Erde umrunden.