Eine neue Technologie, die in der Lage ist, die große Menge an Informationen zu verarbeiten, die von Quantensystemen erzeugt werden, wurde kürzlich von Forschern des Niels-Bohr-Instituts in Zusammenarbeit mit der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster und der Ruhr-Universität Bochum entwickelt und kürzlich in der Fachzeitschrift „Science Advances“ veröffentlicht.
Dem Bericht zufolge handelt es sich bei einem Quantensimulator um einen Spezialcomputer, der Quantensysteme simuliert, indem er Quanteninformationen verarbeitet, die von klassischen Computern nur schwer verarbeitet werden können. Und deterministische Einzelphotonenlichtquellen, die in der Lage sind, Quantenbits mit sehr hohen Raten und Geschwindigkeiten zu erzeugen, sind in Verbindung mit speziell entwickelten integrierten photonischen Schaltkreisen in der Lage, Quanteninformationen mit ausreichender Geschwindigkeit und Qualität zu verarbeiten, ohne anfällige Quantenzustände zu verschlechtern.
Damit haben wir mit unserer wissenschaftlichen Arbeit den ersten Schritt zur Entwicklung photonischer Quantengeräte gemacht, die beispielsweise komplexe Quantensysteme wie die Schwingungsdynamik von Biomolekülen beschreiben und simulieren können.
„Wenn die Anzahl der Quantenbits zunimmt, erfordert die Verarbeitung von Quanteninformationen einen exponentiellen Anstieg der Kapazität klassischer Computer. Das bedeutet, dass selbst relativ einfache quantenmechanische Probleme nicht auf einem klassischen Computer gelöst werden können.“ . Die größere Herausforderung, sagt Stefano Paesani, einer der Forscher, besteht darin, mit Photonen umzugehen, die in großer Zahl mit Lichtgeschwindigkeit emittiert werden. Dies muss sehr schnell und verlustfrei erfolgen, ganz zu schweigen davon, dass nicht zu viele Fehler auftreten.
In diesem Zusammenhang arbeitete das Forschungsteam mit der Universität Münster zusammen, um photonische Schaltkreise zu entwickeln, die in der Lage sind, Quantenbits aus Photonenquellen effizient und schnell genug zu verarbeiten; und die beiden Systeme zusammenzuführen. Anschließend entwickelte das Team auch eine „Roadmap“ für die Skalierung der Technologie. „Wir öffnen jetzt die Tür für Bewerber“, sagte Stefano Paesani. sagte Stefano Paesani.
