Die Zukunft ungeahnt schneller und parallel rechnender Computer sehen viele Wissenschaftler in einzelnen Elektronen und Atomen und deren Eigenschaften. Zu diesen “Quanten” und ihren Zuständen gesellen sich nun Moleküle, die über ihre Schwingungen die digitalen Nullen und Einsen darstellen und berechnen sollen. Deutsche Physiker simulierten nun, wie sich mit den Vibrationen eines Acetyl-Moleküls mit zwei Bits auf der Quanten-Ebene rechnen lässt. Ihre Ergebnisse, die einen weiteren Weg zum Quantencomputer aufzeigen, veröffentlichen sie im Fachblatt “Physical Review Letters”. (Vol. 89, Art. Nr. 157901)
Wir zeigen, wie die Schwingungs-Moden von Molekülen für einen kompletten Quantencomputer-Prozess zu nutzen sind, berichten Carmen Tesch und Regina de Vivie-Riedle vom
Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching. Für ein mögliches Experiment geben sie detaillierte Anweisungen: Mit extrem kurzen Laserpulsen im Frequenzbereich der Wärmestrahlung (IR) sollen kurze Acetyl-Moleküle (C2H2) zu Schwingungen angeregt werden. Je nach Form dieser Femto-Lichtblitze ? nur ein millionstel Bruchteil einer milliardstel Sekunde lang – wackeln die beiden Kohlenwasserstoff-Gruppen in einer bestimmten Art um ihre Verbindungsachse. Je nach Schwingung lässt sich darauf zwischen den beiden digitalen Basiswerten “0” und “1” unterscheiden. Mit weiteren kurzen Lichtblitzen sollen die Schwingungen gezielt beeinflusst werden, was einem Rechenprozess entspräche.
Nach einer Anregung will man natürlich wieder an die Information zu kommen, die in der Schwingung des Moleküls steckt. “Der Nachweis der Molekül-Zustände nach einer Berechnung kann mit der üblichen Laser-Diagnostik erfolgen”, so die Forscherinnen. Zu diesen Methoden gehören die zeitaufgelöste IR-Spektroskopie oder die so genannte Viel-Photonen-Ionisation.
Fliegen die gasförmigen Acetyl-Moleküle in einem ersten Schritt frei durch den Raum, könnte in Zukunft mit fest fixierten Molekülen die “Taktrate” für diese Qubits erhöht werden. Tesch und Vivie-Riedle denken dabei, die Acetyl-Moleküle auf eine Oberfläche zu setzen oder in einen dünnen Film einzulagern. Zudem könnte so dieses Molekül-Systems nach ihrer Aussage wahrscheinlich auf deutlich mehr als zwei Quantenbits gesteigert werden.
Jan Oliver Löfken
