19. Juni 2022 um 18:30 Uhr von Klaus Ludewig – Die zeitliche Verbindung mehrerer Kristalle kann laut einem Forscherteam zu sehr effizienten Quantencomputern führen. Bis es so weit ist, wird es aber wohl noch dauern.
Quantencomputer gelten als die nächste Revolution auf dem Computermarkt. Google zeigte kürzlich die Überlegenheit der neuen Chips. Sie haben Quantenüberlegenheit bewiesen. Dazu wurden sowohl einem herkömmlichen Computer als auch einem Computer mit Quantenprozessor die gleichen Rechenaufgaben gestellt. Anschließend steigerten die Wissenschaftler die Komplexität der Aufgabe, bis der Quantencomputer den klassischen Binärcomputer klar besiegte. Der Quantencomputer brauchte nur drei Minuten und 20 Sekunden, um eine Aufgabe zu lösen, für die ein herkömmlicher Computer über 10.000 Jahre brauchen würde. Forscher der Lancaster University und der Aalto University haben nun „Zeitkristalle“ als mögliche Revolution im Quantencomputing vorgestellt. Die Kombination zweier Zeitkristalle in superflüssigem Helium-3 könnte den Weg für neue Quantencomputer ebnen. Schließlich können diese Quantencomputer sehr effizient arbeiten.
Das ist der Vorteil von Quantencomputern gegenüber herkömmlichen Computern
Temporale Kristalle bestehen aus Atomen, die sich nicht im Raum, sondern in der Zeit wiederholen und sogar in ihrem Grundzustand hin und her oszillieren oder rotieren können. Damit widersetzen sich diese Zeitkristalle dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und dem Konzept der Entropie, bei dem das System mit der Zeit immer ungeordneter wird. Beispielsweise kann eine Kraft auf ein Atom in einem Zeitkristall nur dieses einzelne Atom beeinflussen, nicht das gesamte System. Zeitkristalle können jedoch nur dann zu 100 % effektiv arbeiten, wenn sie vollständig von ihrer Umgebung isoliert sind. Dem Forschungsteam unter der Leitung von Samuli Auti gelang es, zwei Zeitkristalle zu verbinden, indem sie sie mit Helium-3 kühlten. Hier wird Helium-3 superflüssig, 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.
Früher arbeitete ein gewöhnlicher Computer nach dem binären Prinzip. Jeder Prozessor kennt nur die beiden Zustände 0 und 1. Im Quantencomputer hingegen können eingebettete Qubits auch unterschiedliche Zustände zwischen sich darstellen. Eingebettete Chips werden speziell darauf trainiert, Rechenoperationen mit verschiedenen Variablen zu berechnen, damit in Zukunft Simulationen zum Klimawandel und dergleichen durchgeführt werden können. Mach es gut. 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 möglicher neuartiger Quantencomputer:
- Ein Forschungsteam konnte zwei Zeitkristalle mit Helium-3 in 15 Minuten verbinden. Temporale Kristalle bestehen aus Atomen, die sich nicht im Raum, sondern in der Zeit wiederholen und sogar in ihrem Grundzustand hin und her oszillieren oder rotieren können.
- Das erworbene Wissen könnte genutzt werden, um mit einem neuartigen Quantencomputer zu arbeiten. Chips 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. Die Verwendung von Zeitkristallen erfordert, dass sie vollständig von der Umgebung isoliert sind.
Quellen: Weltraum, Natur, Fraunhofer Institut
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