Ein Quantencomputer mit 1121 Qubits

Ariane Rüdiger

J. I. Cirac, P. Zoller

Klaus Mainzer

Thomas F. Sturm, Jörg Schulze

Wernz, Johannes

In dieser Arbeit wird die Dynamik gekoppelter Spin- bzw. Qubit-Systeme, die wiederum an ein Bad koppeln, mit verschiedenen Methoden untersucht. Gekoppelte Spin-Systeme sind für Anwendungen wie z.B. Quantencomputing von großem Interesse. Unlängst wurde ein Quantencomputer mit sieben Qubits realisiert. Die Hoffnung besteht, daß sich in nächster Zeit auch größere Quantencomputer realisieren lassen. Ein großer Teil der angedachten Operationen, die ein Quantencomputer ausführen muß, sind 2-Qubit-Operationen. Hier spielt Dekohärenz eine wichtige Rolle, denn das System soll möglichst lang kontrollierbar sein, seine Kohärenzzeiten sollen lang sein. Mit den analytischen und numerischen Methoden, die hier verwendet werden, kann die Dynamik gekoppelter Qubit-Systeme in allen Parameterbereichen berechnet werden. Es werden die Einflüsse sowohl von Boson-Bädern als auch von Spin-Bädern betrachtet.

W. Hänsel

40Ca-Ionen in Ionenfallen bieten als Quantenbits (Qubits) eine gute Basis für Quantencomputer. Sie können Zahlen binär kodieren. Zudem erlauben sie alle überlagerten Quantenzustände, die ein Quantencomputer braucht. Mit nur zwei Grundoperationen lassen sich alle Rechenoperationen ausführen. Eine dieser Operationen ist die Rotation eines Qubits, sie entspricht dem klassischen Inverter von 0 nach 1. Die andere Operation, das CNOT-Gatter, verknüpft zwei Qubits: Analog zur klassischen XOR-Operation schaltet es ein Qubit um, wenn das zweite den Wert 1 hat. Mit diesen Grundoperationen konnte kürzlich die Teleportation von Quanteninformation in Systemen mit drei Ionen demonstriert werden. 2005 gelang es, acht Ionen zu einem Quantenbyte zu verschränken. Im Prinzip sind damit alle Grundbausteine für den Quantencomputer vorhanden, der Weg zu seiner Realisation ist aber noch weit.