April 2001 - 6. Ausgabe - Seite 6 |
April 2001 - 6. Ausgabe - Seite 6 |
Aus Wissenschaft und Technik
heute:
Vergesst die Elektronen, lasst doch gleich Atome fließen
| Chip
als Baustein
künftiger Quantencomputer |
 |
|
| Einen
integrierten Schaltkreis, in dem Atome statt Elektronen fließen,
haben kürzlich Wissenschaftler des Instituts für Experimentalphysik
der Universität Innsbruck entwickelt.
Die ungeladenen Atome werden mit Hilfe von Magnetfeldern entlang schmaler Furchen geführt, die die Funktion von Leitbahnen haben. Ein solcher Chip könnte nach Ansicht der Forscher ein Baustein für neuartige Informationssysteme wie Quantencomputer sein. Da diese die Gesetze der Quantenmechanik nutzten, wären sie wesentlich schneller als herkömmliche Rechner. |
Der neuartige Schaltkreis könnte ein erster Schritt auf dem Weg zu einem Quantencomputer sein. Dazu muss aber erst noch ein Weg gefunden werden, die Spulen für die Magnetfeldser, die Lichtquellen für die Laserstahlen sowie eine zuverlässige Quelle kalter Atome, beispielsweise ein Bose-Einstein-Kondensat auf dem Chip zu integrieren. Ein funktionierender Quantencomputer wäre viel schneller als ein klassischer Rechner, da er nicht nach den Regeln der binären Algebra arbeitet. | |
|
Der "Atom-Chip" besteht aus einem rund 2 x 2 cm großen Stück Gallium-Arsenid mit einer Dicke von 600 µm. Darauf befindet sich eine 2,5 µm dicke Schicht aus Gold. In das Edelmetall haben die Forscher um Jörg Schmiedmayer 10 µm breite Gräben geätzt, welche als *Drähte* für Atome dienen ( "Physical Review Letters", Bd. 84, Nr. 20, S.4749). Auf die Goldoberfläche lenken die Wissenschaftler einen Strahl kalter Lithium-Atome. |
Ein Bit wird durch einen Quantenzustand - etwa durch die Richtung des Spins eines Teilchens - dargestellt. Weil im Prinzip alle quantenmechanischen Zwischenzustände erlaubt sind, könnte ein Quantencomputer eine riesige Zahl von Berechnungen gleichzeitig ausführen. aak |
|
|
Damit sich die Atome in der Nähe der Chipoberfläche längere Zeit aufhalten, muss man einen großen Aufwand treiben. Zunächst werden die Teilchen mit einer sogenannten magnetoptischen Falle - einer Kombination aus Laserstrahlen und Magnetfeldern - eingesperrt und oberhalb des Chips festgehalten. Indem sie die Magnetfelder verändern und geschickt miteinander kombinieren, verringern die Forscher den Abstand zwischen den Lithiumatomen und der Chipoberfläche so weit, dass die Atome schließlich in die Furchen der Goldoberfläche *eintauchen* können. Dort werden sie von den Magnetfeldern festgehalten. Die Atome wurden entlang der Leitbahnen in verschiedene Richtungen gelenkt und so ein *Stromkreis* aus Lithiumatomen erzeugt. |
Dieser Beitrag wurde der Frankfurter Allgemeinen Zeitung vom 3. Januar 2001 entnommen - aus der Rubrik *Natur und Wissenschaft* Ich hoffe, dass die FAZ nichts dagegen hat, dass der Artikel für die jungen Leute hier nochmals veröffentlicht wird. Ich werde der FAZ-Redaktion ein entspr. Email schreiben. (ggfs. entferne ich den Artikel wieder ) |
