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THEMA: Quantum processor for single photons

Quantum processor for single photons 5 Monate 2 Tage her #1

  • Christopher Griesbeck
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In all modern computers, data processing is based...

MPQ-Wissenschaftler realisieren Photon-Photon-Logikgatter über deterministische Wechselwirkung mit einem stark gekoppelten Atom-Resonator-System.

„Geht nicht – gibt’s nicht!“ Nach dieser Devise haben es Physiker aus der Abteilung Quantendynamik von Prof. Gerhard Rempe (Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik) geschafft, ein Quantenlogikgatter zu realisieren, in dem zwei Lichtquanten die entscheidenden Akteure sind. Die Schwierigkeit bei solchen Vorhaben liegt darin, dass Photonen normalerweise nicht in Wechselwirkung miteinander treten, d.h. sie durchdringen einander ungestört. Das macht sie ideal für die Übertragung von Quanteninformation, jedoch weniger geeignet für deren Verarbeitung. Diese scheinbar unüberwindbare Hürde haben die Wissenschaftler ausgetrickst, indem sie ein drittes Teilchen hilfsweise ins Spiel kommen lassen: ein einzelnes in einem optischen Resonator gefangenes Atom, das die Rolle eines Mediators übernimmt. „Das Besondere bei unserer Gatterimplementierung ist, dass die Wechselwirkung zwischen den Photonen deterministisch ist“, erklärt Dr. Stephan Ritter. „Dies ist essentiell für zukünftige, komplexere Anwendungen, wie skalierbare Quantencomputer oder globale Quantennetzwerke." (Nature, Advance Online Publication, 6. Juli 2016, DOI: 10.1038/nature18592).

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