Thermometer für Quantencomputer entwickelt
Präzises Gerät von Forschern der Technischen Universität Chalmers misst Tausendstel Grad
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Neues Thermometer und altes Fieberthermometer (Foto: chalmers.se/en) |
Göteborg (pte003/24.03.2021/06:05)
Forschern der Technischen Universität Chalmers https://www.chalmers.se/en im schwedischen Göteborg haben einen großen Schritt Entwicklung von zuverlässigen Quantencomputern getan. Sie entwickelten ein Thermometer, das mit einer Genauigkeit von einem Tausendstel Kelvin misst, und das nahe dem absoluten Nullpunkt (Null Kelvin oder minus 273 Grad Celsius). Bei dieser kaum vorstellbaren Temperatur arbeiten die Schaltkreise eines solchen Computers, der im Unterschied zum klassischen Computer nicht auf der Basis der Gesetze der klassischen Physik, sondern auf der Basis quantenmechanischer Zustände arbeitet. Die Quantenmechanik wiederum ist eine Theorie, die das Verhalten der Materie im atomaren und subatomaren Bereich beschreibt. Computer, die auf dieser Basis arbeiten, können bestimmte Aufgaben weitaus schneller bewältigen als selbst heutige Supercomputer.
[b]Präzises Rechnen erfordert extreme Temperaturen[/b]
„Schlüsselkomponenten in Quantencomputern sind Koaxialkabel und Wellenleiter, das sind wichtige Verbindung zwischen dem Quantenprozessor und der klassischen Elektronik, die ihn steuert", sagt Per Delsing, Professor für Mikroelektronik und Nanowissenschaften und Leiter des Entwicklerteams. Diese Verbindungen funktionieren nur dann zuverlässig, wenn sie auf extrem niedrige Temperaturen gebracht werden. Diese verhindern störende Bewegungen von Elektronen, die auf den Verbindungen unterwegs sind, und die Rechenergebnisse verfälschen könnten. Es kommt entscheidend darauf an, dass diese Temperatur hochpräzise gemessen werden, und das möglichst in Echtzeit, damit bei Abweichungen schnell reagiert werden kann.
[b]Computer mit 100 Qubits als Ziel[/b]
„Unser Thermometer ist eine supraleitende Schaltung, die direkt mit dem Ende des zu messenden Wellenleiters verbunden ist. Es ist wahrscheinlich das schnellste und empfindlichste Thermometer der Welt für diesen speziellen Zweck im Millikelvin-Maßstab", sagt Simone Gasparinetti, Assistenzprofessorin am Quantentechnologielabor der University.
Die Chalmers-Forscher haben sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 einen Quantencomputer mit 100 Qubits bauen, das sind die kleinsten Speichereinheiten, die den Bits in normalen Computern entsprechen.
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