19.06.2022 um 18:30 Uhr von Claus Ludewig – Durch die Verbindung mehrerer temporärer Kristalle könnten laut einem Forscherteam sehr effiziente Quantencomputer entstehen. Aber bis es so weit ist, wird es wohl noch dauern.
Quantencomputer gelten als die nächste Revolution auf dem PC-Markt. Google zeigte kürzlich die Überlegenheit der neuen Chips. Sie haben die Quantenüberlegenheit demonstriert. Dazu hatten sowohl ein herkömmlicher Computer als auch ein Computer mit Quantenprozessor die gleichen Rechenaufgaben. Anschließend steigerten die Wissenschaftler die Komplexität der Aufgabe, bis der Quantencomputer den klassischen Binär-PC deutlich überflügeln konnte. Der Quanten-PC benötigte nur drei Minuten und 20 Sekunden, um eine Aufgabe zu erledigen, die auf einem herkömmlichen Computer etwa 10.000 Jahre gedauert hätte. Forscher der Lancaster University und der Aalto University haben nun „Zeitkristalle“ als mögliche Revolution auf dem Gebiet der Quantencomputer vorgestellt. Die Verbindung zweier Zeitkristalle in einer Helium-3-Superflüssigkeit könnte den Weg für neue Quantencomputer ebnen. Schließlich könnten diese Quantencomputer sehr effizient arbeiten.
Das ist der Vorteil von Quantencomputern gegenüber herkömmlichen Computern
Zeitkristalle bestehen aus Atomen, die sich nicht im Raum, sondern in der Zeit wiederholen und schon im Grundzustand hin- und herschwingen oder rotieren können. Dies ermöglicht es diesen Zeitkristallen, den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und das Konzept der Entropie in Frage zu stellen, bei dem ein System im Laufe der Zeit zunehmend ungeordnet wird. Beispielsweise kann eine Kraft auf ein Atom im Zeitkristall nur dieses einzelne Atom und nicht das gesamte System beeinflussen. Zeitkristalle können jedoch nur dann zu 100 % effizient funktionieren, wenn sie vollständig von ihrer Umgebung isoliert sind. Das von Samuli Autti geleitete Forschungsteam konnte zwei temporäre Kristalle verbinden, indem es sie mit Helium-3 kühlte. Hier wird Helium-3 zu einem Suprafluid, wenn es auf einen Bruchteil über dem absoluten Nullpunkt, also minus 273 Grad Celsius, abgekühlt wird. Das Forscherteam konnte die Zeitkristalle mehr als 15 Minuten lang beobachten, bevor die Verbindung unterbrochen wurde.
Ein bisher üblicher Computer arbeitet nach dem binären Prinzip. Jeder Prozessor kennt nur die beiden Zustände 0 und 1. In einem Quantencomputer hingegen sind die integrierten Qubits auch in der Lage, unterschiedliche Zustände dazwischen darzustellen. Die integrierten Chips sind speziell darauf trainiert, Rechenoperationen mit verschiedenen Variablen zu berechnen, sodass in Zukunft Klimasimulationen und ähnliches durchgeführt werden können. mach es richtig. Für Anwendungen wie Videospiele sind Quantenprozessoren jedoch – nach aktuellem Entwicklungsstand – nicht wirklich brauchbar. Zudem können Quantencomputer nur funktionieren, wenn ein spezielles, sehr kaltes Temperaturspektrum vorherrscht.
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Sammlung eines möglichen neuartigen Quantencomputers:
- Einem Forscherteam ist es gelungen, zwei temporäre Kristalle für 15 Minuten mit Helium-3 zu verbinden. Zeitkristalle bestehen aus Atomen, die sich nicht im Raum, sondern in der Zeit wiederholen und schon im Grundzustand hin- und herschwingen oder rotieren können.
- Mit den gewonnenen Erkenntnissen könnte ein neuartiger Quantencomputer betrieben werden. Die Token können nicht nur die beiden Zustände 0 und 1 kennen, sondern auch unterschiedliche Zustände dazwischen. Auf diese Weise können Rechenoperationen mit unterschiedlichen Variablen berechnet werden.
- Allerdings können Quantencomputer nur arbeiten, wenn es sehr kalt ist. Für die Verwendung von Zeitkristallen ist es erforderlich, dass diese vollständig von ihrer Umgebung isoliert sind.
Quellen: Weltraum, Natur, Fraunhofer Institut
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