09 Mai Die natürliche Sprache des Quantencomputers
Während wir im Alltag gewohnt sind, mit den Ziffern Null bis Neun zu rechnen, arbeiten Computer in der Regel nur mit binären Informationen aus Nullen und Einsen. Beispielsweise kann die Rechnung 9 x 9 = 81 im Kopf leicht gelöst werden, ein klassischer Computer oder Taschenrechner muss diese Rechnung aber in vielen Einzelschritten erledigen.
Die heutigen Quantencomputer sind aus dieser binären Denkweise gewachsen. Quantensysteme, wie etwa gespeicherte Ionen, haben jedoch viel mehr als nur zwei Zustände, die zur Informationsverarbeitung verwendet werden können. Sie unterstützen auch Quantendigits (Qudits), wie ein Team um Martin Ringbauer vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck gezeigt hat. „Die Herausforderung bei Qudit-basierten Quantencomputern ist die effiziente Erzeugung von Verschränkung zwischen den hochdimensionalen Systemen“, erklärt Pavel Hrmo, ein beteiligter Wissenschaftler.
Rechnen wie ein Quantencomputer
Die Forscher an der Universität Innsbruck haben nun nach eigenen Angaben eine neue Methode entwickelt, um zwei Qudits mit jeweils bis zu fünf Zuständen maximal zu verschränken. Diese Methode gibt sowohl theoretischen als auch Experimentalphysikern ein neues Werkzeug zur Hand, um die Entwicklung nicht binärer Quantencomputer zu beschleunigen.
Ringbauer erklärt: „Viele der anspruchsvollsten Probleme der heutigen Zeit – in so unterschiedlichen Bereichen wie Chemie, Physik oder Optimierung – können von dieser natürlicheren Sprache des Quantencomputers profitieren.” Um dieses Potential auszunutzen, sei es von zentraler Bedeutung, Verschränkung hochdimensionaler Systeme auf effiziente und robuste Weise zu erzeugen.
Originalpublikation:
[Native qudit entanglement in a trapped ion quantum processor. Pavel Hrmo, Benjamin Wilhelm, Lukas Gerster, Martin W. van Mourik, Marcus Huber, Rainer Blatt, Philipp Schindler, Thomas Monz, Martin Ringbauer. Nature Communications 14, 2242 (2023) (Open Access) DOI: 10.1038/s41467-023-37375-2]
Quelle: www.uibk.ac.at
Bild: Martin van Mourik
