Ein Konzept von Forschern der Universit\u00e4t Warwick k\u00f6nnte dazu beitragen, eine der gr\u00f6\u00dften Herausforderungen beim Bau gro\u00df angelegter Quantencomputer zu l\u00f6sen: die Kommunikation zwischen einer gro\u00dfen Anzahl von Quantenbits (Qubits) \u00fcber gro\u00dfe Entfernungen hinweg auf einem einzigen Chip.\u00a0In einem in \u201eAPL Quantum\u201c ver\u00f6ffentlichten Artikel stellt das Forscherteam der University of Warwick und des NRC Canada das Konzept der \u201eQuantum Phononic Links\u201c (QPLs) vor: ein neuer Ansatz f\u00fcr die Kommunikation zwischen Qubits. Dabei werden schall\u00e4hnliche Schwingungen genutzt, die sich durch ein speziell entwickeltes Material ausbreiten, um Quanteninformationen zwischen physikalisch weit voneinander entfernten Qubits zu \u00fcbertragen.<\/p>\n
Bei den derzeit f\u00fchrenden Quantenchips k\u00f6nnen in der Regel nur benachbarte Qubits direkt miteinander kommunizieren. Um brauchbare Quantencomputer zu bauen, gehen Ingenieure davon aus, dass sie Millionen von Qubits koordinieren m\u00fcssen, die \u00fcber einen gesamten Halbleiterchip verteilt sind \u2013 und nicht nur Cluster benachbarter Qubits. Der vom Team vorgeschlagene Ansatz besteht darin, Schallschwingungen \u2013 sogenannte Phononen \u2013 als integriertes Kommunikationssystem zu nutzen, wodurch Qubits Quanteninformationen \u00fcber weitaus gr\u00f6\u00dfere Entfernungen austauschen k\u00f6nnen, als dies derzeit m\u00f6glich ist.\u00a0\u201eEine der gr\u00f6\u00dften Herausforderungen im Bereich des Quantencomputings ist die Fernverbindung zwischen Qubits\u201c, erkl\u00e4rte Dr. Maksym Myronov vom Fachbereich Physik der University of Warwick. \u201eUnsere Arbeit stellt ein neues Konzept vor , bei dem Phononen als Quantenbus fungieren und es so erm\u00f6glichen, dass weit voneinander entfernte Qubits Quanteninformationen austauschen k\u00f6nnen, w\u00e4hrend die volle Kompatibilit\u00e4t mit der Halbleitertechnik gewahrt bleibt.\u201c<\/p>\n
Das Konzept basiert auf einem speziellen Material, n\u00e4mlich unter Druck stehendem Germanium auf Silizium (cs-GoS), das an der Universit\u00e4t Warwick mithilfe verschiedener Epitaxieverfahren entwickelt wurde. In diesem Material reagieren die Qubits besonders empfindlich auf winzige Schwingungen, die durch die d\u00fcnne Germaniumkristallschicht wandern. Durch die sorgf\u00e4ltige Gestaltung und Steuerung dieser Schwingungen zeigen die Forscher, dass grunds\u00e4tzlich Quanteninformation zwischen Qubits \u00fcbertragen werden k\u00f6nnten, unabh\u00e4ngig davon, ob diese nebeneinander liegen oder \u00fcber einen gesamten Halbleiterchip mit einem Durchmesser von bis zu 300 mm verteilt sind.<\/p>\n
Andere Ans\u00e4tze f\u00fcr Qubit-Verbindungen \u00fcber gro\u00dfe Entfernungen basieren auf Mikrowellen oder extern erzeugten akustischen Oberfl\u00e4chenwellen, was in der Regel komplexe Konstruktionen und zus\u00e4tzliche, am Chip angebrachte Hardware erfordert. Im Gegensatz dazu werden QPLs direkt in das Halbleitermaterial integriert, in dem sich die Qubits befinden. Da dieser Ansatz mit etablierten Halbleiterfertigungstechniken kompatibel ist, k\u00f6nnte er einen kompakteren, kosteng\u00fcnstigeren und skalierbareren Weg zu zuk\u00fcnftigen kommerziellen Quantenprozessoren bieten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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