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Quantencomputer aus gängigen Halbleitermaterialien

Physiker der Technischen Universität München, des Los Alamos National Laboratory und der Universität Stanford (USA) spürten in Halbleiter-Nanostrukturen Mechanismen auf, aufgrund derer gespeicherte Informationen verloren gehen können – und stoppten das Vergessen mit Hilfe eines externen Magnetfeldes. Die neu entwickelten Nanostrukturen bestehen aus gängigen Halbleitermaterialien, kompatibel zu üblichen Herstellungsprozessen.

Quantenbits, kurz Qubits, sind die Grundelemente der „Quanten-Informationstechnologie“ (QIT), die möglicherweise die Zukunft der Computer darstellt. Weil er Probleme quantenmechanisch verarbeitet, könnte ein solcher Quantencomputer einmal komplexe Probleme mit weit höherer Geschwindigkeit lösen als heutige, so die Hoffnung.
Prinzipiell gibt es verschiedene Möglichkeiten, solche Qubits zu realisieren: Photonen kommen hier ebenso in Frage wie gefangene Ionen oder Atome, deren Zustand jeweils gezielt mit Hilfe eines Lasers verändert werden kann. Die Kernfrage für eine mögliche Anwendung als Speicherbaustein ist, wie lange sich Informationen in einem System sichern lassen und welche Mechanismen zum Verlust einer gespeicherten Information führen.


Physiker um Alexander Bechtold und Professor Jonathan Finley vom Walter-Schottky-Institut der Technischen Universität München und des Exzellenzclusters Nanosystems Initiative Munich (NIM) haben nun ein aus einem einzelnen Elektron bestehendes System vorgestellt, welches in einer Halbleiter-Nanostruktur gefangen ist. Informationsträger ist hierbei der Elektronenspin.
Die Forscher konnten einerseits verschiedene Verlustmechanismen erstmals exakt nachweisen und andererseits zeigen, dass sich die gespeicherte Information mit Hilfe eines starken, äußeren Magnetfelds dennoch erhalten lässt.

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