Wissenschaftlern der Universität Bonn ist es gelungen, sieben einzelne Atome in Reih und Glied aufzureihen. Dazu verwendeten die Forscher eine so genannte Laserpinzette, die aus Laserlicht stehende Lichtwellen erzeugt. In den Tälern dieser Wellen können dann die Atome festgehalten und bewegt werden wie Eier in einem Eierkarton. Die Experimente sollen den Weg bereiten für die Entwicklung so genannter Quantencomputer, bei denen die Informationen in den quantenphysikalischen Zuständen einzelner Atome gespeichert sind.
Damit die Atome des Elements Cäsium sich mithilfe des Laserlichts überhaupt festhalten lassen, muss ihre Bewegung zunächst auf ein Minimum reduziert werden. Dazu kühlten die Forscher die Materiebausteine auf Temperaturen knapp über dem absoluten Nullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius ab. Daraufhin luden die Forscher um Arno Rauschenbeutel die Atome in die Täler der stehenden Lichtwelle um.
Wo die Atome jeweils landeten, konnten die Wissenschaftler jedoch nicht beeinflussen. “Das ist ähnlich, als würde man mehrere Eier aus einer großen Schüssel in einen Eierkarton schütten ? in welche Vertiefung sie dabei rutschen, ist Zufall”, erklärt Rauschenbeutel. In einer solchen Welle können die Atome nicht nur festgehalten, sondern auch vorwärts oder rückwärts transportiert werden.
Um eine Anordnung in einer sauberen Reihe zu erzielen, griffen die Forscher daher zur Laserpinzette in Form einer weiteren stehenden Lichtwelle, die senkrecht auf der ersten Welle steht. Diese kann die Atome gezielt aus dem “Eierkarton” heben und dort auch wieder absetzen. Durch Hin- und Herfahren des “Eierkartons” konnten die Forscher die Atome mithilfe der Pinzette in gleichem Abstand hintereinander aufreihen. “Um auf diese Weise sieben Atome zu sortieren, benötigen wir etwa zwei Sekunden”, berichtet Rauschenberg.
Ziel der Forscher ist der Bau eines Quantencomputers, der aus vielen exakt nebeneinander platzierten Atomen besteht. Diese können Informationen speichern und Berechnungen ausführen, indem sie miteinander in Wechselwirkung treten. Ein solcher Quantencomputer könnte um ein Vielfaches schneller und leistungsfähiger sein als die schnellsten heutigen Chips.
Arno Rauschenbeutel (Universität Bonn) et al.: Nature (doi:10.1038/442151a) ddp/wissenschaft.de ? Ulrich Dewald
