Neue Lichtquelle für Quantencomputer
Forscher nutzen einzelne Moleküle als überlegene Photonenquelle
Forscher des University College London und der Ludwig-Maximilians-Universität München haben eine neue Methode entwickelt, um Photonen bzw. Quanten elektromagnetischer Energie über einen langen Zeitraum auszustrahlen, die in ihren Eigenschaften ununterscheidbar sind. Damit wollen die Forscher die Entwicklung eines Quantencomputers vereinfachen.
Während in herkömmlichen Computern Informationen in Bits gespeichert werden, die nur in den Zuständen 0 oder 1 vorkommen, kodieren Quantencomputer ihre Informationen als so genannte Qubits die als 0, 1 oder beides gleichzeitig existieren können. Aufgrund dieser Superposition können Quantencomputer anders als die heute genutzten Geräte sehr viele Rechenoperationen parallel ausführen. Erste Experimente haben bereits bestätigt, dass Quantencomputation möglich ist, wenn auch nur bei einer sehr kleinen Anzahl von Qubits.
Als Qubits eignen sich Photonen, also Lichtquanten, sehr gut, weil sie sehr einfach und in großer Menge produziert werden können und leicht zu manipulieren sind. In Quantencomputern, die mit Licht arbeiten, stammen die Photonen aus einer Lichtquelle. "Dafür braucht man aber völlig neuartige Lichtquellen", erklärt Dr. Andreas Zumbusch vom University College London, der zusammen mit Prof. Dr. Christoph Bräuchle vom Institut für Chemie der Ludwig-Maximilians-Universität München an solchen Lichtquellen forscht.
Bisher wurden dazu extrem abgeschwächte Laser-Lichtquellen genutzt, die in einem sehr kurzen Zeitraum nur ein Photon abgeben."Wir zeigen jetzt aber, dass man ein einzelnes Molekül mit einem von uns entwickelten Anregungsverfahren als Quelle für Photonen der gewünschten Qualität verwenden kann", so Zumbusch. "Ein Molekül kann dabei über mehrere Stunden einen Strom hochqualitativer Photonen emittieren."
Die dabei emittierten Photonen sind ununterscheidbar. Als Beweis dafür wies das Forscherteam die so genannte Zwei-Photoneninterferenz nach. Dabei werden zwei Photonen nacheinander emittiert. Das erste bewegt sich über eine längere Strecke und trifft deshalb zeitgleich mit dem nach ihm ausgesandten Photon auf einen Spiegel auf. Dieser reflektiert eine Hälfte des eintreffenden Lichts, lässt aber die andere Hälfte durch. Im vorliegenden Experiment konnten die beiden Photonen nach dem Auftreffen auf den Spiegel nur noch gemeinsam nachgewiesen werden, was als Nachweis der Ununterscheidbarkeit von Photonen gilt.
"Den Quantencomputer werden wir auch mit unseren Ergebnissen vorerst noch nicht bauen können", meint Zumbusch. "Wir wollen jetzt aber eine gepulste Anregung verwenden, so dass wir die Photonen wie auf Knopfdruck erzeugen können. Dazu kommt dann noch die Möglichkeit, sie besser nachweisen zu können, damit wir aus einem Molekül eine möglichst intensive Quelle einzelner ununterscheidbarer Photonen machen können." (ji)
Quelle: http://www.golem.de