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Mit Licht Datenspeichern
Das Zeitalter der Quantencomputer rückt immer näher! Jetzt hat ein Forscherteam unter der Leitung von Ingenieuren vom Caltech einen Computerchip entwickelt, der uns dieser neuen Ära im Computerbereich einen Schritt näher bringt.
Traditionelle und Quantencomputer speichern Daten als Binärcode. Während herkömmliche Computer jedoch Informationen in Bits entweder als 1 oder 0 speichern, speichern Quantencomputer Daten in Qubits entweder als 1,0 oder beides gleichzeitig.
Da Protonen keine Ladung und Masse haben, sind sie ein außerordentlich sicheres und effizientes Medium für die Quantendatenspeicherung, aber es hat sich als schwierig erwiesen, herauszufinden, wie man einzelne Protonen für die Quantendatenspeicherung und -übertragung verwenden kann. Die Caltech-Forscher haben das auf dem Chip im Nanometermaßstab herausgefunden.
Eine künstlerische Darstellung von Caltechs Quantenspeicherchip. Bildnachweis: Ella Maru Studio
Ihr Chip ist das weltweit kleinste Beispiel für einen optischen Quantenspeicher. Er entstand durch die Herstellung von Speichermodulen mit einer Breite von 700 Nanometern und einer Länge von 15 Mikrometern (etwa so groß wie die roten Blutkörperchen sind), aus optischen Hohlräumen aus Kristallen, die mit Seltene-Erden-Ionen dotiert sind. Diese Ionen ermöglichten es jedem Modul, das einzelne Photon, das über einen Laser in das Modul gepumpt wurde, effektiver zu absorbieren.
Eine neue Ära der Datenspeicheurng
Während der ersten Tests konnten die Chips 75 Nanosekunden vor der Freigabe Daten speichern, mit einer Ausfallrate von nur 3 Prozent. Um jedoch eine lebensfähige Komponente in der Quantenvernetzung zu sein, müssen die Chips die Informationen eine Millisekunde lang speichern können. Glücklicherweise ist es eines der Ziele des Teams, diese Anforderung zu erfüllen. Sie planen auch, den besten Weg zu finden, um ihre Chips in komplexe Quantenschaltungen einzubauen.
Das Team blickt zwar schon jetzt voraus, ist aber zufrieden mit dem bisher Erreichten.
Andrei Faraon, Assistenzprofessor für Angewandte Physik und Materialwissenschaft an der Caltech University und korrespondierender Autor der Studie, erklärte dies in einer Caltech-Pressemitteilung.
"Diese Technologie führt nicht nur zu einer extremen Miniaturisierung der Quantenspeicher, sondern ermöglicht auch eine bessere Kontrolle der Wechselwirkungen zwischen einzelnen Photonen und Atomen ", ergänzt Caltech-Postdoktorand Tian Zhong und Hauptautor der Studie.
Das Caltech ist nicht die einzige Organisation, in der Forscher an der Quantentechnologie arbeiten.
Das MIT hat kürzlich einen neuen Weg zur Massenproduktion von Qubits vorgeschlagen, während Forscher am EPFL Laboratory of Photonics and Quantum Measurements untersuchen, wie Graphen verwendet werden kann, um einen Quantenkondensator zu konstruieren, der stabilere Qubits erzeugen kann. Forscher von der University of New South Wales in Australien haben eine völlig neue Art von Qubit entworfen.
Diese und andere Entwicklungen in der Welt des Quantencomputing sind spannend, und viele werden zweifellos eine wichtige Rolle bei der Gestaltung unserer Zukunft mit Quantencomputern spielen. Einige sagen voraus, dass wir diese leistungsfähigen Geräte vielleicht schon im nächsten Jahr einsetzen werden, um Krankheiten zu heilen und Hacking zu bekämpfen.
Allerdings ist die weit verbreitete Einführung von Quantencomputern noch weit davon entfernt. Einige Experten haben vorausgesagt, dass die Geräte erst in etwa 20 Jahren für den Endverbraucher fertig sein werden.
