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Aktuell: Physik 
24. Februar 2001 ©
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Pressemitteilung Bayerische Julius-Maximilians-Universität Würzburg, 22.Februar 2001
Auf der Jagd nach dem Quantencomputer
Von: Robert Emmerich

Die Realisierung eines Quantencomputers stellt ein hoch aktuelles Gebiet der physikalischen Forschung dar. Diese Computer sind deshalb so attraktiv, weil sie eine drastisch höhere Rechenleistung vollbringen als klassische Rechner. Wissenschaftler von der Universität Würzburg haben zusammen mit Kollegen aus Kanada ein wesentliches Bauelement für einen Quantencomputer, ein "quantum gate", realisiert. Dem Wissenschaftsblatt "Science" war das einen Bericht wert. Bei einem herkömmlichen Computer sind die Informationsträger so genannte Bits, die entweder den Wert 0 oder 1 annehmen können. Im Quantencomputer dagegen können die "quantum bits" - vereinfacht gesagt - jeden Wert zwischen 0 und 1 annehmen, und damit ist der Informationsgehalt pro Bit wesentlich erhöht. Seine eigentliche Schnelligkeit bezieht ein Quantencomputer aber daraus, dass die einzelnen Bits nicht getrennt angesteuert werden. sondern alle Bits miteinander gekoppelt sind. Die Forscher sprechen hier von einer Verschränkung: Wird ein bestimmter "quantum bit" angesteuert, dann werden aufgrund der Kopplung gleichzeitig auch alle anderen Bits adressiert. Statt einer einzelnen Rechenoperation zu einer bestimmten Zeit sind dadurch gleichzeitig sehr viele Rechenoperationen durchführbar. Der Arbeitsgruppe am Würzburger Lehrstuhl für Technische Physik unter der Leitung von Prof. Dr. Alfred Forchel gelang es zusammen mit der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Pawel Hawrylak vom National Research Council in Ottawa, durch die Kopplung so genannter Quantenpunkte künstliche Moleküle herzustellen. Quantenpunkte können als im Labor synthetisierte Atome betrachtet werden, deren Eigenschaften der Experimentator genau einstellen kann. Wird nun ein Elektron in ein solches Molekül injiziert, so kann es als "quantum bit" benutzt werden: Es kann sich entweder in dem einen (logische 0) oder in dem anderen Quantenpunkt (logische 1) befinden. Mehr noch, es kann sich sogar in beiden Punkten aufhalten. Werden in das künstliche Molekül zwei Elektronen injiziert, so werden die Zustände dieser beiden Teilchen gekoppelt. Somit ist ein so genanntes "quantum gate" und damit ein Bauelement realisiert, das zur Verschränkung zweier Bits dient. M. Bayer, P. Hawrylak, K. Hinzer, S. Fafard, M. Korkusinski, Z. R. Wasilewski, O. Stern, A. Forchel: "Coupling and Entangling of Quantum States in Quantum Dot Molecules", Science 291 (2001), Seiten 451-453. Hinweis für Redaktionen/Journalisten: Ein pdf-File der Originalarbeit können Sie bei der Pressestelle der Universität Würzburg anfordern, T (0931) 31-2401.
Weitere Informationen erhalten Sie bei Dr. Manfred Bayer, T (0931) 888-5792, Fax (0931) 888-5143, E-Mail: mbayer@physik.uni-wuerzburg.de
mm-Physik:
Notfalls auch über
Nature's Deutsche Website selbst - man braucht leider meist Zugangsberechtigung, käuflich erwerbbar


Pressemeldung der DPG - Deutsche Physikalischwe Gesellschaft unter TOP NINE Feb 2001

Auf den Punkt gebracht: Dr. Manfred Bayer (35) von der Universität Würzburg wird mit dem Walter-Schottky-Preis ausgezeichnet - für seine grundlegenden Arbeiten auf dem Gebiet der kondensierten Materie, speziell der optischen Eigenschaften von Halbleiter-Mikroresonatoren. Mittels Halbleitertechnologie können mikroskopische Strukturen hergestellt werden, in denen sich Licht zum einen einsperren lässt ("photonische Punkte") - in gewisser Weise ähnlich dem Strahlungsfeld innerhalb eines Mikrowellen-Ofens -, zum anderen können sich innerhalb des Resonators nur bestimmte Schwingungsformen des Lichtes ausbreiten. Derartige Halbleiter-Strukturen sind interessante Modellsysteme, denn individuelle photonische Punkte zeigen ähnliche optische Eigenschaften wie einzelne Atome. Manfred Bayer konnte unter anderem zeigen, dass das optische Spektrum gekoppelter photonischer Punkte Analogien zu Molekülen aufweist und dass bei Verknüpfung vieler Resonatoren so genannte Bänder entstehen, wie sie von photonischen Kristallen bekannt sind. Mit solchen Kristallen lässt sich Licht in ähnlicher Weise manipulieren, wie es in der Halbleiterelektronik mit Elektronen möglich ist. Durch ihren engen Bezug zur Optoelektronik sind Manfred Bayers Arbeiten auch von technologischem Interesse.
Auch Schulphysik (mm-physik und Celtis- Gymnasium) gratuliert seinem ehemaligen Schüler recht herzlich


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