Forscher nähern sich dem Quantencomputer

Basel – Wissenschafter aus Basel und Massachusetts haben einen Meilenstein in der Entwicklung von Quantencomputern gesetzt. Es gelang ihnen erstmals, den magnetischen Zustand eines einzelnen Elektrons, den so genannten Elektronenspin, während einer ganzen Sekunde stabil zu halten.

Noch vor einigen Jahren sei die Elektronenspin-Stabilität auf Mikrosekunden geschätzt worden, teilte die Universität Basel am Donnerstag zu den Forschungsergebnissen mit. Diese Stabilität sei eine wichtige Voraussetzung für die Realisierung von Elektronenspin-Speichern und die Entwicklung des heute noch hypothetischen Quantencomputers. Solche Supercomputer der Zukunft basieren auf der Idee, Quantenphysik für Computer-Rechnungen zu verwenden. Sie sollen dereinst in der Lage sein, komplizierte Rechenprozesse in kürzester Zeit zu erledigen. Für die Entschlüsselung eines RSA-Sicherheitscodes, wie er heute im E-Banking verwendet wird, würde ein Quantencomputer demnach statt einem Jahr nur noch wenige Sekunden benötigen.

Im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit zwischen der Forschungsgruppe um Dominik Zumbühl vom Swiss Nanoscience Institute an der Universität Basel und dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) sei es nun erstmals gelungen, den magnetischen Zustand eines einzelnen Elektrons während einer ganzen Sekunde stabil zu halten, heisst es weiter. Dazu hätten die Physiker ein einzelnes Elektron in einer durch Nanostrukturen erzeugten Falle bei einer sehr tiefen Temperatur von einem Zehntel Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt isoliert. Zusätzlich sei das Elektron starken Magnetfeldern, wie sie auch bei Magnetresonanztomographen verwendet würden, ausgesetzt worden.

Das Konzept gehe auf eine Vorhersage des Basler Physikprofessors Daniel Loss zurück, dessen Rechnungen durch die vorliegenden Experimente sehr präzise bestätigt worden seien. Verwende man die Verschränkung – das heisst eine Art Korrelation zum Beispiel zwischen zwei Elektronen – mehrerer benachbarter Elektronenspins, könnte daraus der Quantencomputer realisiert werden, schreibt die Universität. Die Forschungsergebnisse werden am (heutigen) Donnerstag in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ publiziert. (AP)