Schrödingers Katze „zähmen“: Durchbruch in der Quantencomputer-Entwicklung

Physiker der University of Sussex haben eines der kontraintuitivsten Phänomene der modernen Wissenschaft gezähmt und damit einen entscheidenden Schritt in Richtung einer neuen Computergeneration gemacht, die die Art und Weise, wie wir viele moderne wissenschaftliche Probleme lösen, revolutionieren wird.

Um den Menschen die mysteriöse und seltsame Natur der Quantenmechanik zu verdeutlichen, verwenden Physiker oft das Beispiel eines Gedankenexperiments: „Schrödingers Katze“. Theoretisch kann Schrödingers Katze gleichzeitig tot und lebendig sein.

Physikern der Universität Sussex ist es gelungen, mithilfe neuer Technologien eine spezielle Art von „Schrödingers Katze“ zu konstruieren, die auf dem Einfangen von Ionen und Mikrowellenstrahlung basiert. Dies geht aus einem diese Woche in der Fachzeitschrift Bulletin of Physics A veröffentlichten Artikel hervor.

Wie Katzen erzeugten die Forscher einen „verschränkten Zustand“, in dem sich die Ionen gleichzeitig in zwei Zuständen befinden. Dieser Effekt stellt die Realität selbst in Frage.

Diese gefangenen Ionen könnten den Wissenschaftlern den Weg zu einem neuen Maschinentyp weisen. Diese Maschine wird in der Lage sein, die gewaltige Kraft der Quantenphysiktheorie zu nutzen und kann uns dabei helfen, einige Probleme mit extrem hoher Effizienz zu lösen.

Traditionell nutzen Wissenschaftler Laser zur Energieversorgung dieses Quantenprozesses. Allerdings müssen Millionen stabiler Laserstrahlen sorgfältig manipuliert werden, um sie mit einer ebenso großen Zahl von Ionen zu koordinieren und so wertvolle Daten zu erzeugen.

Der Bau eines Quantencomputers würde allerdings deutlich einfacher werden, wenn man statt Lasern Mikrowellenstrahlung verwenden würde. Es ist wie ein Mikrowellenherd in der Küche, verfügt über eine ausgereifte und zuverlässige Technologie und die von ihm abgegebene Strahlung kann problemlos über einen größeren Raum verteilt werden.

Forscher an der Universität Sussex haben Mikrowellenstrahlung anstelle von Lasern verwendet, um Ionen in einem „Schrödingers Katze“-Zustand zu erzeugen, ein wichtiger Schritt hin zur Realisierung von Quantencomputern.

Dr. Winfried Hensinger, leitender Wissenschaftler der Forschungsgruppe in Sussex, sagte: „Es bleibt eine enorme Herausforderung, einen Quantencomputer im großen Maßstab zu bauen, aber dieser Erfolg zeigt, dass wir von der Grundlagenforschung hin zu einer bahnbrechenden Technologie Fortschritte machen, die das Potenzial hat, unser Leben zu verändern.“

Zu Dr. Heisingers Forschungsgruppe gehören zwei Postdoktoranden und drei Doktoranden. Sie arbeiteten zusammen und verbrachten zwei Jahre damit, diese auf Mikrowellenstrahlung basierende Technologie zu entwickeln, die den Weg zum Quantencomputing erheblich vereinfacht.

„Diese Errungenschaft eröffnet völlig neue Möglichkeiten zur Realisierung neuer Quantentechnologien“, sagte Dr. Seb Weidt, einer der Postdoktoranden der Forschungsgruppe.

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