Quantencomputer - Traum und Realisierung
Prof. Dr. Rainer Blatt (Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck)

Information wird stets mit Hilfe von physikalischen Objekten dargestellt und gespeichert, und Rechenoperationen beruhen immer auf realen physikalischen Prozessen. Das reicht von der Dateneingabe über die Datendarstellung im Speicher und die Datenmanipulation in Form von Algorithmen bis hin zur Ausgabe der Endresultate. In herkömmlichen Computern sind dies klassisch zu beschreibende Objekte und Prozesse. Seit einigen Jahren ist bekannt, dass mit quantenmechanischen Objekten und Prozessen bestimmte Rechenoperationen sehr viel effizienter durchgeführt werden können. Daher besteht großes Interesse, einen Quantencomputer zu bauen. Dies erfordert die Implementierung von Quantenbits, Quantenregistern und Quantengattern sowie die Entwicklung von Quantenalgorithmen. In diesem Vortrag werden mehrere Techniken zur Realisierung von Quantencomputern vorgestellt.
Insbesondere werden Experimente mit gespeicherten Ionen in linearen Paul-Fallen zur Darstellung von Quantenregistern und Quantengattern vorgestellt und diskutiert. Mithilfe eines kleinen Quantencomputers mit bis zu acht Ca+ Ionen können so bereits spezifisch Quantenzustände in programmierter Weise erzeugt werden, deren Verschränkung mit einer quanten-tomographischen Methode analysiert wird. Solche Zustände finden eine Anwendung in der Quantenkommunikation und für die Quanten-Metrologie.