Duisburg-Essener Forschende knacken Rauschen – Quantencomputer jubeln!

Forscher der Universität Duisburg-Essen haben es geschafft, Informationen aus Signalen zu extrahieren, obwohl diese von Störungen beeinflusst werden. Ich weiß nicht, wie es euch geht, aber ich kann mir vorstellen, wie nervig das sein muss. Da hat man ein Signal und dann kommt da so ein störendes Rauschen daher und versaut alles. Aber zum Glück haben diese schlauen Köpfe an der Uni Duisburg-Essen eine Lösung gefunden.

Die Ergebnisse ihrer Arbeit wurden in der Fachzeitschrift Physical Review Research veröffentlicht, also anscheinend haben sie da echt was Vernünftiges herausgefunden. Und das ist nicht nur für die Wissenschaftler spannend, sondern auch für die Entwicklung von Quantencomputern von großer Bedeutung. Denn auch bei Labormessungen ist es so: Je schwächer das Signal, desto stärker das Rauschen. Und das ist echt nicht cool, wenn man versucht, Daten zu extrahieren.

Aber jetzt kommt’s: Das Team aus theoretischen Physikern und experimentell arbeitenden Kollegen hat eine Methode entwickelt, mit der trotz des Rauschens noch Daten extrahiert werden können. Das ist echt beeindruckend, finde ich. Die Methode könnte auch für Quantencomputer sehr wichtig sein. Und wer weiß, vielleicht haben wir dann irgendwann mal superschnelle Computer, die uns helfen, all unsere Probleme zu lösen. Na gut, vielleicht nicht alle Probleme, aber zumindest diejenigen, bei denen die herkömmlichen Computer an ihre Grenzen stoßen.

Aber Moment mal, bevor ich hier weiter ins Schwärmen gerate, muss ich wohl etwas genauer erklären, was es mit diesen Quantencomputern auf sich hat. Also, statt herkömmlicher Bits, übernehmen bei Quantencomputern Quantenbits, auch Qubits genannt, die Kontrolle. Diese Qubits können den Zustand 1 (Strom an) oder den Zustand 0 (Strom aus) annehmen. Damit sie das schaffen, brauchen sie aber klare und eindeutig unterscheidbare Zustände. Und wie machen sie das? Indem sie diese Zustände gleichzeitig überlagern. Dadurch erreichen sie eine Rechenleistung, die ein Vielfaches von dem ist, was herkömmliche Computer können. Ziemlich cool, oder?

Die Forscher an der Uni Duisburg-Essen haben sich im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1242 mit winzigen Strukturen beschäftigt, darunter auch Quantenpunkte. Diese Quantenpunkte können im Labor so angepasst werden, dass sie die für Quantencomputer benötigten Qubits liefern. Damit diese Qubits ihre Informationen nicht verlieren, müssen sie über einen langen Zeitraum stabil bleiben. Und genau da kommen die Forscher ins Spiel.

Dr. Eric Kleinherbers, ehemaliger Postdoc in der Theoretischen Physik, erklärt, dass sie es geschafft haben, die Stabilität der Spinzustände zu bestimmen. Das klingt jetzt erstmal kompliziert, aber im Grunde haben sie eine Quantenpunkt-Probe mit einem Laser bestrahlt und dabei das entstehende Rauschen aufgezeichnet. Die theoretischen Physiker unter der Leitung von Kleinherbers waren dann erfolgreich darin, aus diesem vermeintlich zufälligen optischen Signal die Lebensdauer der Spinzustände zu extrahieren. Das ist echt beeindruckend, oder?

Und hier kommt noch ein kleines Schmankerl: Dank dieser Technik ist es nun möglich, auch ältere Daten vergangener Experimente erneut zu analysieren. Da hat man also Daten, die bisher als nutzlos galten, und plötzlich kann man da noch unentdeckte Signale draus ziehen. Also, ich weiß ja nicht, wie es euch geht, aber ich finde das ziemlich spannend.

Also, Hut ab vor den Forschern der Universität Duisburg-Essen! Sie haben es geschafft, Informationen aus störenden Signalen zu extrahieren und uns einen Schritt näher an die Entwicklung von Quantencomputern gebracht. Wer weiß, was uns da noch alles erwartet. Vielleicht haben wir bald Computer, die schneller sind als das Licht und uns bei der Lösung all unserer Probleme helfen. Na gut, vielleicht nicht ganz so schnell, aber zumindest ein bisschen schneller als die heutigen Computer.

Schlagwörter: Rauschsignale + Quantenpunkte + Datenanalyse

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