[2005-03-09] Einer Arbeitsgruppe um Anton Zeilinger gelang in Wien erstmals die Realisierung eines völlig neuartigen Quantencomputers. In der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature berichten die Wissenschaftler über den erfolgreichen Aufbau eines so genannten messungsbasierten oder Einweg-Quantencomputers. Das theoretische Konzept dazu kam vom Innsbrucker Physiker Hans Briegel.
Anstatt eines am Netzwerkmodell orientierten Verfahrens mit wenigen aneinandergereihten Teilchen nutzt das neue Konzept stark verschränkte Cluster aus vielen Teilchen zur Realisierung eines Quantencomputers. Die Forscher um Prof. Anton Zeilinger an der Universität Wien konnten nun mit einem Cluster aus vier Photonen experimentell nachweisen, dass dieses Prinzip funktioniert. Durch die Art und Weise wie die Zustände der Teilchen gemessen werden, lassen sich sehr komplexe Rechenoperationen durchführen. Die Messung zerstört dabei die Verschränkung der Teilchen, weshalb dieses neue Modell eines Quantencomputers auch den Namen „Einweg-Rechner“ trägt. Diese Arbeit der Wissenschaftler eröffnet völlige neue Möglichkeiten für die experimentelle Physik, sie bietet aber auch neue Rückschlüsse für die Theoretiker.
Konzept kommt aus Innsbruck
Den theoretischen Entwurf für diese Art von Quantencomputern haben Prof. Hans Briegel und sein Doktorand Robert Raussendorf im Jahr 2001 erstmals präsentiert. Damals noch in München tätig hatten Briegel und Raussendorf weniger einen Bauplan für einen neuen Quantenrechner im Kopf, als vielmehr die Grundlagen für ein besseres Verständnis davon, was ein Quantencomputer eigentlich ist. „Wir haben das Bild vom Computer als Netzwerk in unserer Theorie verlassen. Unser Quantenrechner basiert auch den Messungen an sich“, erläutert Prof. Briegel. „Es gibt in der Natur verschränkte Zustände, die es uns ermöglichen mit Quanten zu rechnen, wenn wir sie nur sehr geschickt messen.“ Prof. Hans Briegel wurde 2003 an die Universität Innsbruck berufen, Dr. Robert Raussendorf arbeitet inzwischen als Post-Doc am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena. "Wir freuen uns sehr, dass nun der Beweis für unsere Theorie erbracht wurde", betont Hans Briegel, "das hilft uns auch bei der Weiterentwicklung unserer Ideen."
Theorie und Praxis unter einem Dach
Sowohl Prof. Anton Zeilinger als auch Prof. Hans Briegel sind wissenschaftliche Direktoren am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW). Der aktuelle Erfolg zeigt wie eng Theorie und Praxis an diesem Institut ineinander greifen. Er ist auch eine Bestätigung für die richtungsweisende Gründung des Akademieinstituts mit Standorten in Innsbruck und Wien im Jahr 2003. Die internationale Spitzenposition der österreichischen Forschungsgruppen im Bereich der Quantenphysik wird dadurch gesichert und ausgebaut und Österreichs Rolle in diesem zukunftsweisenden Wissenschaftsbereich nachhaltig gestärkt.