Ett teoretiskt koncept för att realisera kvantinformationsbehandling har utvecklats av professor Guido Burkard och hans team av fysiker vid universitetet i Konstanz. Forskarna har hittat sätt att skydda elektrisk och magnetiskt brus under en kort tid. Detta kommer att göra det möjligt att använda spins som minne för kvantdatorer, eftersom koherenstiden förlängs och många tusen datoroperationer kan utföras under detta intervall. Studien publicerades i det aktuella numret av tidskriften Fysiska granskningsbrev .

Den tekniska visionen att bygga en kvantdator är inte bara beroende av data- och informationsvetenskap. Ny inblick i teoretisk fysik, för, är avgörande för framstegen i det praktiska genomförandet. Varje dator eller kommunikationsenhet innehåller information inbäddad i fysiska system. "I fallet med en kvantdator, vi använder spin qubits, till exempel, att förverkliga informationsbehandling, "förklarar professor Guido Burkard, som utför sin forskning i samarbete med kollegor från Princeton University. De teoretiska fynden som ledde till den aktuella publikationen gjordes till stor del av huvudförfattaren till studien, doktorandforskare Maximilian Russ från universitetet i Konstanz.

I jakten på kvantdatorn, spin qubits och deras magnetiska egenskaper är centrum för uppmärksamhet. För att använda snurr som minne i kvantteknik, de måste stå i rad, för annars kan de inte kontrolleras specifikt. "Vanligtvis styrs magneter av magnetfält - som en kompassnål i jordens magnetfält, "förklarar Guido Burkard." I vårt fall är partiklarna extremt små och magneterna mycket svaga, vilket gör det väldigt svårt att kontrollera dem. "Fysikerna möter denna utmaning med elektriska fält och ett förfarande där flera elektroner, i detta fall fyra, bilda en kvantbit. Ett annat problem de måste möta är elektronen snurrar, som är ganska känsliga och sköra. Även i fasta kiselkroppar reagerar de på yttre störningar med elektriskt eller magnetiskt brus. Den aktuella studien fokuserar på teoretiska modeller och beräkningar av hur kvantbitarna kan skärmas från detta brus – ett viktigt bidrag till grundforskningen för en kvantdator:Om detta brus kan avskärmas även under de kortaste tider, tusentals datoroperationer kan utföras i dessa bråkdelar av en sekund - åtminstone teoretiskt.

Nästa steg för fysikerna från Konstanz blir nu att tillsammans med sina experimentkollegor testa sin teori i experiment. För första gången, fyra istället för tre elektroner kommer att användas i dessa experiment, vilket kan, t.ex., genomföras av forskningspartnerna i Princeton. Medan de Konstanz-baserade fysikerna tillhandahåller den teoretiska grunden, samarbetspartnerna i USA utför den experimentella delen. Denna forskning är inte den enda anledningen till att Konstanz nu finns på kartan för qubit -forskning.