Münchner Physiker entdecken "Gedächtnis" für Quantencomputer

Rubidium-Atome mit einer Temperatur von zehn Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt könnten eines Tages Quantencomputern als "Gedächtnis" dienen. Physiker der Universität München und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik sind dazu in der Lage, ein aus diesen Atomen bestehendes, so genanntes Bose-Einstein-Kondensat gezielt zu manipulieren. Sie stellen ihre Entdeckung im Fachmagazin Nature vor (Bd. 415, Nr. 6867, S. 39).
Ein Bose-Einstein-Kondensat ist ein besonderer Materiezustand, dessen Existenz in den zwanziger Jahren des vorigen Jahrhunderts von Albert Einstein und Satyendra Bose theoretisch vorhergesagt wurde. Erstmals realisiert wurde er 1995, unter anderem von Wolfgang Ketterle, der dafür im vergangenen Jahr zusammen mit zwei amerikanischen Kollegen den Physiknobelpreis erhielt.

Bei einer Temperatur, die nur wenige Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt bei etwa minus 273 Grad Celsius liegt, verschmelzen die quantenmechanischen Wellenzustände der Rubidium-Atome miteinander. Die Atome verhalten sich in diesem Zustand wie ein einziges "Superatom".

Dem Team um Theodor Hänsch ist es nun mittels sechs Lasern gelungen, dieses Superatom gezielt zu manipulieren. Mit Hilfe dieser Laser schufen sie eine regelmäßige "Energielandschaft" aus Bergen und Tälern. Durch das Ändern der "Berghöhe" waren die Physiker dazu in der Lage, das Superatom von einem "supraflüssigen" Zustand in einen "isolierten" Zustand umzuschalten. Im isolierten Zustand ist die Anzahl der Rubidium-Atome in den Energietälern genau festgelegt, während sie im supraflüssigem Zustand gemäß der Heisenbergschen Unschärferelation unbestimmt ist.

Henk Stoof von der Universität Utrecht glaubt, dass diese Anordnung als Speicher für einen Quantencomputer dienen könnte. "Wenn wir darüber hinaus zwei solcher Speicher hätten, die wir relativ zueinander bewegen könnten, dann könnte man mittels der Wechselwirkung der Atome untereinander Rechnungen durchführen", schreibt Stoof in der Zeitschrift Nature.
Axel Tillemans


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