Quantencomputer: 'Mini-Chip' zum Photonenrechnen

Licht, Optik, Lila Bildquelle: Informationsdienst Wissenschaft
Die Entwicklung von Quantenqomputern scheint hinsichtlich der Baugrößen der Geräte eine ähnliche Entwicklung zu nehmen, wie sie bereits bei den elektronischen Systemen zu beobachten war.
Erste einfache Prototypen sind raumfüllende Maschinen. Jetzt haben Wissenschaftler aus Jena und Wien aber einen optischen Schaltkreis entwickelt, der auf einem handtellergroßen Glas-Chip Platz findet und der es ermöglicht, mittels sogenannter verschränkter Photonen Informationen zu verarbeiten. Ihr Ergebnis wird in der kommenden Ausgabe des renommierten Fachmagazins 'Nature Photonics' veröffentlicht.

"Wir nutzen Photonen - also Lichtteilchen - zur Informationsverarbeitung", erläuterte René Heilmann von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Bei diesem "Bosonen-Sampling" genannten Verfahren werden Photonen durch ein System von Wellenleitern geschickt, die in den Glas-Chip graviert sind und anschließend gemessen.

Der Kniff dieser zunächst wenig spektakulär klingenden Versuchsanordnung steckt im Detail: Die eingesetzten Photonen sind miteinander verschränkt - so nennen Physiker zwei oder mehrere Quantenteilchen, deren Eigenschaften sich gegenseitig bedingen. "Verschränkte Photonen gehen aus ein und demselben Ursprungsphoton hervor und unterscheiden sich zum Beispiel nur in ihrer Polarisationsrichtung." Ändert sich die Polarisation des einen Photons, wird damit zugleich die Polarisation des anderen festgelegt.

Im vorliegenden Fall haben die Forscher verschränkte Photonen durch optische Schaltkreise geschickt und aus der statistischen Verteilung der Lichtteilchen dessen innere Struktur berechnet. "Ein konventioneller Computer hätte dazu eine nahezu unendlich lange Zeit gebraucht", sagte der Jenaer Professor Alexander Szameit. Da sich die Forscher aber die Quanteneigenschaften der verschränkten Photonen zunutze gemacht haben, konnten sie mehr Informationen extrahieren als es auf dem klassischen Weg möglich gewesen wäre. Damit haben die Physiker aus Jena und Wien den Beweis geliefert, dass es möglich ist, mit Licht zu rechnen - auch wenn der Weg zum ersten optischen Quanten-Computer noch weit sein dürfte. Licht, Optik, Lila Licht, Optik, Lila Informationsdienst Wissenschaft
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