Quantenbits könnten Bits ablösen

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Es ist eine merkwürdige Welt, im Bereich von Atomen und Molekülen: Materie nimmt die Eigenschaften von Wellen an. Licht, das der Laie als elektromagnetische Welle kennt, wird ein Produkt von Teilchen – den Photonen. Physikalische Eigenschaften existieren nur in festen Größenordnungen; Zwischenstufen kommen nicht vor.

Es ist die Welt der Quantenmechanik. Diese Theorie der Physik, deren Anfänge von Werner Heisenberg mitgestaltet wurden, beschreibt die Gesetze des Mikrokosmos und sorgt mit manchen von ihr vorhergesagten Effekten für Verblüffung. Diese Quanteneffekte wollen Physiker unter anderem im Bereich der Informationsverarbeitung nutzen.

“Moderne Rechner werden immer leistungsfähiger – und immer kleiner”, sagt Sven Höfling, Gruppenleiter am Lehrstuhl für Technische Physik der Universität Würzburg. “Je kleiner die Strukturen aber werden, desto deutlicher tritt die Geltung der Gesetze der Quantenmechanik hervor.” Wenn die Abmessungen der elektronischen Bauteile ohnehin in quantenrelevante Größenordnungen vordringen, biete es sich an, deren Gesetze für eine neue Form der Informationsverarbeitung zu nutzen.

Worschech und Höfling
Worschech (links) und Höfling arbeiten an Quantenmechanik-Rechnern.
Foto: Gunnar Bartsch

“Ein heutiger PC verarbeitet Information rein digital”, so Professor Lukas Worschech, Leiter des Lehrstuhls. “Das heißt: Er kennt nur die Zustände 1 und 0 beziehungsweise ‘Strom fließt’ oder ‘Strom fließt nicht’.” Die Quantenmechanik eröffne andere Möglichkeiten: “Informationen lassen sich auf atomarer Ebene mit Zuständen verbinden, die untereinander verschränkt sind.”