Photonenprozessor weist Weg in die Zukunft

Mitarbeiter des zum Nationalen Forschungsrat CNR gehörenden Istituto di Fotonica e Nanotecnologie haben ein Mini-Labor zur Simulation quantenphysikalischer Phänomene entwickelt. [...]

Es handelt sich um einen mithilfe von Laser-Kurzimpulsen gefertigten Chip aus Glas, der eine innovative dreidimensionale Struktur besitzt und Photonen zur Datenübertragung benutzt. Die aus italienischem Know-how stammende Technik gilt als erster Schritt zur Herstellung eines futuristischen Mikroprozessors, der in Sachen Kapazität und Geschwindigkeit alle traditionellen Vorgänger in den Schatten stellt. „Die die Schaltkreise durchquerenden Lichtteilchen sind infolge einer Vielzahl von Zwischenverbindungen in der Lage, die Verhaltensweisen hochkomplexer physikalischer Systeme zu simulieren und vorherzusehen“, so Projektleiter Roberto Osellame.

Mithilfe eines Versuchaufbaus an der Scuola Normale Superiore di Pisa wurden die Photonen dazu gebracht, sich je nach Testanordnung sowohl als Bosonen wie auch als Fermionen zu verhalten. „Es handelt sich nicht um einen richtigen, jeder höheren Aufgabe gewachsenen Quantencomputer, sondern lediglich um eine Umsetzung der Erkenntnis von Nobelpreisträger Richard Feynmann, wonach jedes Quantensystem das Verhalten eines anderen Quantensystems simulieren kann“, bestätigt Osellames Teamkollege Paolo Mataloni.

Im Rahmen eines zweiten, in einem sogenannten Tritter vorgenommenen Experiments wurden drei identische Photonen zur sogenannten „bosonischen Koaleszenz“ gebracht. Ausgangspunkt ist die Erkenntnis, dass beim Zusammentreffen von zwei oder mehreren voneinander unabhängigen Photonen diese untereinander agieren und gemeinsame Verhaltensweisen annehmen.

Die Forschungsarbeit in Pisa ist in enger Zusammenarbeit mit der Universität La Sapienza in Rom und dem Mailänder Polytechnikum erfolgt. Finanziert wurde sie vom European Research Council im Rahmen des Projektes „3D-Quantum Integrated Optical Simulation“. Einzelheiten sind in den Fachzeitschriften Nature Communications und Nature Photonics veröffentlicht. (pte)