Læse højt En lommeregner, der kun nogle gange giver det rigtige resultat, ville være urimeligt, skriver Andrew Shields fra Toshiba Europe Research i Cambridge. ”Men hvad nu hvis vores regnemaskine havde et grønt blinkende lys, der indikerer, at det har fundet det rigtige resultat denne gang?” Beskriver Shields i en gennemgangsartikel i tidsskriftet Science (13.09.) Hvordan man tackle problemet med kvantecomputere .2002). Man håber, at kvantecomputere vil revolutionere informationsteknologi i måske et eller to årtier og vil overgå computerkraften for traditionelle computere med en faktor på millioner. Dette er muligt, fordi de kvantemekaniske love tillader kvantecomputere en massiv parallel computing.

Kvantecomputere gemmer deres oplysninger i qubits. Mens bitene på normale computere enten har værdien "0" eller "1", kan qubits ud over disse basisværdier desuden antage enhver kombination af disse to baseværdier. For eksempel kan en qubit bestå af 50 procent "0" og 50 procent "1".

Derudover stiger antallet af mulige kombinationstilstande eksponentielt med antallet af qubits, det vil sige med tre qubits er der allerede to høje tre, så otte kombinationstilstande. Den samtidige anvendelse af aritmetiske operationer på sådanne kombinationstilstande giver den forventede computerkapacitet.

Fysisk realiseres qubits som kvantemekaniske tilstande af fysiske partikler. Blandt de mest lovende kandidater er fotonen, bærepartiklen af ​​lys eller mere generelt af al elektromagnetisk stråling. Dets elektriske felt kan være polariseret vandret ("0") eller lodret ("1") eller i en hvilken som helst kombinationstilstand af begge polariseringer. udstilling

Fordelen ved fotoner er, at deres polariseringstilstand relativt let kan ændres, hvilket svarer til en aritmetisk operation. Til dette bruger man tynde kvartskrystallag. I nogle få år har forskere endda været i stand til at udføre aritmetiske operationer mellem to fotoner med kvarts og enkle strålesplittere. "Fotoner, som du sender gennem disse enkle optiske enheder, kan levere det ønskede resultat? men de gør det kun nogle gange, "skriver Shields.

Resultater, der kun undertiden er korrekte, er naturligvis helt ubrugelige? medmindre du har et "grønt blinkende lys", der i det mindste efterfølgende adskiller højre fra de forkerte resultater. En metode, der gør det, er for nylig blevet foreslået af Emanuel Knill fra Los Alamos National Laboratory og hans kolleger. Denne "kvantefejlkorrektion" er baseret på yderligere fotoner, der sendes gennem en sofistikeret, men stadig kun fra enkle, optiske komponenter, der findes eksisterende apparater og dermed giver yderligere information om, at kun de korrekte resultater vises.

Axel Tilleman

© science.de

Anbefalet Redaktørens Valg