Könnte dies der Fortschritt des Jahrzehnts sein? Wissenschaftler haben den allerersten Quantenschaltkreis geschaffen

LaptopMedia.com Nachrichten Could this be the advancement of the decade? Scientists have created the first-ever Quantum circuit

Von: Severin Kolakov 22 Juni 2022 / 23:41 | 1

Quantencomputer sind schon seit einiger Zeit Teil der Technologie. Sie eignen sich besonders gut für die Lösung bestimmter Arten von Rechenproblemen, die mit der Verschlüsselung von Daten zu tun haben, sowie für die Durchführung von Tests und Simulationen mit großen Datenmengen.

Der Vorteil eines Quantencomputers besteht darin, dass er zwar wie eine herkömmliche CPU eine 0- und eine 1-Haltung einnehmen kann, aber auch seine Überlagerung ändern kann, so dass insgesamt vier Ergebnisse möglich sind.

Einem Team australischer Wissenschaftler unter der Leitung von Michelle Simmons ist es gelungen, einen Schritt weiter zu gehen und den ersten Quantenprozessor zu konstruieren, der sich wie ein herkömmlicher Prozessor verhält und über alle Komponenten eines solchen verfügt, allerdings auf Quantenebene.

Wie hat das Team das geschafft? Nun, zunächst wurde 2012 der erste Quantentransistor entwickelt. Mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops im Hochvakuum ordneten sie Quantenpunkte an, künstliche Objekte, die Elektronen transportieren können. Dies geschieht mit Sub-Nanometer-Genauigkeit, so dass im Wesentlichen ein kleiner Schaltkreis aus Punkten entsteht, die präzise zusammengefügt werden müssen.

Man muss den Abstand zwischen den Punkten sowie die atomare Struktur der einzelnen Punkte messen. Dann platziert man den Schaltkreis in einem Siliziumchip. Die Quantenpunkte müssen eine bestimmte Größe haben, sonst gibt es Probleme. Wenn die Punkte beispielsweise zu groß sind, wird die Wechselwirkung zwischen ihnen zu groß und kann nicht mehr kontrolliert werden. Andererseits leiden kleinere Punkte unter der Zufälligkeit, da sie nicht genau die benötigte Anzahl von Elektronen senden und empfangen können.

Doppelte Kohlenstoffbindungen wurden durch einen geringeren Abstand zwischen den Punkten simuliert. Der endgültige Chip bestand aus 10 Quantenpunkten, die Phosphoratome enthielten. Das Modell der Wahl war Polyacetylen, weil es bekannt ist und wir so die Genauigkeit der Fähigkeit des Quantenchips, den Durchgang von Elektronen zu replizieren, bestimmen können.

Das ist revolutionär, denn wenn man ein komplexeres Molekül, wie z. B. Penicillin, nachbilden will, bräuchte man 1086 Transistoren in einem normalen Computer, was mehr ist, als wir Atome in der beobachtbaren Welt haben. Der Quantencomputer kann das Molekül mit nur 286 Qubits (Quantenbits) nachbilden.

Die Entwicklung von einem Quantentransistor zu einem Schaltkreis dauerte 9 Jahre, während der erste Transistor 1947 entwickelt wurde und der traditionelle Schaltkreis 11 Jahre später folgte.

Die neue Technologie kann den Zeitrahmen für die Entwicklung neuer Materialien und Verbindungen deutlich verkürzen, da sie in der Lage ist, Simulationen schneller durchzuführen als alles, was wir derzeit haben, um zu sehen, was funktioniert und was nicht.