Mit ERC Grant zu schnelleren Quantencomputern

Schon im Juni erhielten der Quantenphysiker Hanns-Christoph Nägerl und der Molekülphysiker Roland Wester von der Universität Innsbruck die Zusage für die Förderung mit einem ERC Starting Grant. Nun wurde auch Markus Hennrich aus der Forschungsgruppe um den Quantenphysiker Rainer Blatt darüber informiert, dass sein Vorhaben zum Bau schnellerer und skalierbarer Quantencomputer mit gefangenen Riesen-Ionen gefördert wird. Der Europäische Forschungsrat unterstützt grundlagenorientierte Pionierforschung von herausragenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern. Mit dem ERC Starting Grant werden erfolgreiche junge Forscherinnen und Forscher mit hoch dotierten Projektbudgets gefördert.
Schnellere und skalierbare Quantencomputer mit gefangenen Riesen-Ionen
Quantencomputer versprechen viele Rechnungen signifikant
schneller zu lösen als klassische Computer. Im Gegensatz zu klassischen
Rechnern, die Zahlen in Form von Bits mit dem Wert Null oder Eins speichern,
können Quantencomputer beide Zahlen gleichzeitig in sogenannten Quantenbits
realisieren. Dies ermöglicht quantenmechanischen Computern mit vielen Zahlen
parallel zu rechnen und somit schneller zum gewünschten Ergebnis zu kommen.
Einer der derzeit größten Quantenrechner wird in Innsbruck
betrieben. Er verwendet gefangene Ionen zum Speichern der Quanteninformation
und kann mit bis zu 14 Quantenbits rechnen. Für Rechnungen jenseits der
Kapazität klassischer Computer würden einem Quantencomputer in etwa 50
Quantenbits genügen.
Um solche großen und schnellen Quantencomputer zu
entwickeln, will Markus Hennrich nun einem Vorschlag der Theoretiker um Peter
Zoller folgen und dafür sogenannte Rydberg-Ionen verwenden. Diese Ionen will er
mit Laserlicht in hochangeregte Zustände bringen. „Hier bewegen sich die
äußeren Elektronen auf riesigen Bahnen um den Atomkern“, sagt Hennrich.
„Dadurch reagieren sie sehr empfindlich auf äußere Felder und können andere
Ionen auf größere Distanzen spüren.“ Diese Technologie verspricht für die
Zukunft schnelle Rechenoperationen zwischen weiter voneinander entfernten Ionen
und somit signifikant größere Quantencomputer.
Zur Person
Markus Hennrich wurde 1972 in Schwäbisch Hall, Deutschland, geboren. Nach seinem Studium der Physik an der Universität Stuttgart promovierte er im Jahr 2003 am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und der TU München über die kontrollierte Erzeugung einzelner Lichtteilchen. Anschließend forschte er am Institute of Photonic Sciences (ICFO) in Barcelona an Quantennetzwerken mit gefangenen Ionen. Seit 2007 arbeitet er als wissenschaftlicher Assistent und seit Dezember 2010 als Assistenzprofessor in der Forschungsgruppe von Rainer Blatt am Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck. Hier trägt er zu wegweisenden Experimenten der Quanteninformationsverarbeitung mit gefangenen Ionen bei.