Quantencomputer lernen miteinander zu sprechen

Forscher der Universität Paderborn wollen verschiedene Ansätze zur Entwicklung von Quantencomputern miteinander verbinden. [...]

Die potenziellen Superrechner von morgen haben nämlich das Problem, dass sie aufgrund ihrer unterschiedlichen Bauart – entweder auf Basis von Atomen, Halbleitern oder Diamantkristallen – nicht miteinander kommunizieren können. Um dieses Problem zu lösen, haben sie den Prototyp eines speziellen „Übersetzers“ entwickelt, der Photonenteilchen zwischen unterschiedlichen Komponenten hin- und herschickt, ohne dabei den Quantencharakter der Information zu verlieren.

Exponentielle Leistungssteigerung

„Mithilfe von Quantencomputern ist es theoretisch möglich, die Anzahl von durchführbaren Berechnungen im Vergleich zu klassischen Computern exponentiell zu steigern“, erklärt Christine Silberhorn vom Department für Physik der Universität Paderborn. Doch bis derart leistungsfähige Rechner kommen, gelte es, noch eine Reihe von Problemen zu lösen. Eines davon ist die Schwierigkeit, Quanteninformationen zwischen Systemen unterschiedlicher Bauart auszutauschen. „Es ist eine ziemliche Herausforderung, diese Computer miteinander sprechen zu lassen“, betont die Forscherin.

Nun hat sie es gemeinsam mit ihrem Team aber geschafft, ein System zu entwickeln, das gewissermaßen als Übersetzer zwischen den verschiedenen Quantencomputern fungieren kann. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um eine Art Konverter, der die Photonen, die von einem Komponenten ausgesandt werden, in Infrarotsignale umwandelt. Diese Infrarot-Photonen werden anschließend über ein Glasfaserkabel an einen zweiten Komponenten weitergeleitet. Zum Schluss muss das Signal dann noch in eine andere Frequenz umgewandelt werden, damit es vom „Empfänger“ auch richtig verstanden werden kann.

Erfolgsrate bereits bei 75 Prozent
Im Moment haben die Wissenschaftler in Paderborn allerdings erst den ersten Teil des beschriebenen Systems realisieren können. Damit konnten sie aber bereits erfolgreich demonstrieren, dass es möglich ist, Infrarot-Photonen in Informationen mit einer sichtbaren Wellenlänge zu konvertieren, ohne dabei ihre Quanteneigenschaften zu verlieren. „Unsere Erfolgsrate liegt derzeit bei rund 75 Prozent“, stellt Silberhorn klar. „Wir können diese Technik adaptieren, um auch den restlichen Teil des Systems umzusetzen“, ist Silberhorn überzeugt.