Wissen: Erstes Quantenbit in Silizium

Auf dem Weg zu Quantencomputern ist ein australisch-britisches Forscherteam einen wichtigen Schritt vorangekommen. Sie stellten ein Quantenbit her, das in Silizium eingebettet ist. Da die Chipindustrie weltweit auf dieses Material spezialisiert ist, könnten die noch immer in ferner Zukunft liegenden Konzepte von Quantenrechnern womöglich früher zur praktischen Anwendung kommen.

Grundelemente der Traum-Computer sind jene Quantenbits. Sie enthalten Informationen und können wie bei gewöhnlichen Rechnern zwei unterschiedliche Zustände (0 und1) einnehmen. Welcher das ist, wird allerdings erst beim Auslesen festgelegt, zuvor befindet sich der Quantenbit gleichzeitig in beiden Zuständen. Indem mehrere Quantenbits miteinander verschaltet werden, erlaubt das „Sowohl-als auch“ eine Vielzahl von Rechenoperationen, die mit herkömmlichen „Entweder-oder“-Rechnern nicht möglich sind.

Wie Jarryd Pla von der Universität von New South Wales in Sydney und Kollegen berichten, bauten sie erstmals ein funktionierendes Quantenbit in Silizium. Um genau zu sein, handelt es sich um ein Phosphoratom, das in dem Halbleitermaterial gezielt unter extrem kleinen Kontrollelektroden positioniert wurde, sowie einem dazugehörigen Elektron. Den Forschern gelang es nun, den Spin des Elektrons – was man sich vereinfacht als magnetische Orientierung des Teilchens vorstellen kann – sowohl zu messen als auch gezielt zu manipulieren, schreiben sie in „Nature“. „Bezogen auf die Quantenwelt ist das, als ob man eine Ziffer auf der Tastatur drückt“, sagt Andrea Morello.

Bis zu einem leistungsfähigen Quantenrechner ist es aber noch ein gutes Stück. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler zunächst zwei Qubits miteinander verschalten. nes