|
Rubrik: Tagesberichte |
Print-Version
|
Manipulation von Quantenzuständen Ein Blick in den Quantendot |
Forscher der ETH Zürich sind einen kleinen Schritt vorgerückt auf dem Weg Quantendots lokal zu untersuchen. In den Physical Review Letters beschreiben sie eine Methode, die helfen kann, Quantendots für die Quanteninformationsverarbeitung masszuschneidern. Von Michael Breu Unsere Computer, egal ob Mac oder PC, funktionieren nach den Gesetzen der klassischen Physik. „Die Information wird in Bits gespeichert, die die Werte ‚0’ und ‚1’ annehmen können“, erklärt Klaus Ensslin, Professor für Experimentalphysik am ETH-Laboratorium für Festkörperphysik (1). Die Bits werden anschliessend von Halbleitertransistoren verarbeitet. „Dieses einfache, aber erfolgreiche Konzept kann auf immer kleinerem Raum technologisch realisiert werden und steckt hinter den Fortschritten der Informationstechnologie. Mit kleiner werdenden elektronischen Bauelementen gelangt man vom Mikrometer zum Nanometer. Die kleinsten heute bereits in der Industrie realisierten Strukturgrössen bewegen sich im Bereich von 10 nm.“ Diesem quantitativen Wettlauf in immer kleinere Dimensionen stehe ein grundsätzlich anderer Ansatz gegenüber, erklärt Ensslin: „Statt einer quantitativen Verbesserung der Rechenleistung eines Computers geht es um die grundsätzlich andere Verarbeitung von Informationen, der so genannten Quanten-Informationsverarbeitung“. Aus den klassischen Bits werden Quantenbits (kurz Qubits genannt), die entsprechend den Gesetzen der Quantenmechanik aus einer Überlagerung von Zuständen bestehen können, einer Überlagerung von „0“ und „1“. Diese neuartige Form der Informationsverarbeitung wird bestimmte Probleme lösbar machen, die für herkömmliche klassische Computern prinzipiell nicht lösbar sind. Das Laboratorium für Festkörperphysik der ETH Zürich betreibt Grundlagenforschung im Hinblick auf die Realisierung von Qubits für einen zukünftigen Quantencomputer. Bereits mehrfach machten die ETH-Forscher auf sich aufmerksam, zum Beispiel vor drei Jahren, als sie eine nanometergrosse Ringstruktur auf Halbleiterbasis herstellten und daran die Energie-Quantisierung untersuchten (Nature, 2001, 413: 822). Jetzt ist es der Gruppe um Thomas Ihn und Klaus Ensslin gelungen, eine Methode zu beschreiben, die eine lokale Untersuchung und Manipulation von Quantendots erlaubt. Quantendots, auch „künstliche Atome“ genannt, werden von den Forschern als mögliche Bauteile für den Quantencomputer vorgeschlagen. In ihrer Arbeit konnten die Forscher zeigen, dass in einem Quantendot einzelne Elektronen durch das Bewegen der Spitze eines Rasterkraftmikroskops manipuliert werden können. Dabei haben die Forscher die Potential-Landschaft ausgemessen, welche das Wechselwirkungspotential zwischen Spitze und den einzelnen Elektronen bildet.
|
Die in den Physical Review Letters (2)veröffentlichte Arbeit zeigt: Ist die Spitze weit weg vom Quantendot, so hat sie wenig Einfluss auf dessen Leitfähigkeit; kommt die Spitze näher, wird die potentielle Energie der Elektronen im Quantendot erhöht und die Elektronen beginnen eines nach dem anderen den Quantendot zu verlassen. Das beschriebene Experiment mit dem Rasterkraftmikroskop gibt somit einen lokalen Zugang zu den Quantendots. Thomas Ihn vom ETH-Laboratorium für Festkörperphysik und Mitautor der Studie bezeichnet die Arbeit im Gespräch mit ETH Life als „kleinen Schritt auf dem Weg zum Quantencomputer“.
|
|||||||||
Literaturhinweise:
Fussnoten:
Sie können zu diesem Artikel ein Feedback schreiben oder die bisherigen lesen. |