Quantencomputer: Bringen Zeitkristalle bald sehr effiziente Geräte?

Quantencomputer sollen die nächste Revolution im PC-Markt darstellen. Google hatte jüngst die Überlegenheit der neuartigen Chips zur Schau gestellt. Sie haben die Quantum Supremacy bewiesen. Hierzu wurden sowohl einem herkömmlichen Computer, als auch einem PC mit Quantum-Prozessor die gleichen Rechenaufgaben gegeben. Anschließend haben die Wissenschaftler die Komplexität der Aufgabe so lange gesteigert, bis der Quantencomputer den klassischen binären PC klar schlagen konnte. So brauchte der Quanten-PC nur drei Minuten und 20 Sekunden, um eine Aufgabe zu lösen, für die ein herkömmlicher Computer gut 10.000 Jahre gebraucht hätte. Forschern an der Lancaster University und die Aalto University haben nun "Time crystals" als mögliche Revolution im Bereich der Quantencomputer vorgestellt. Die Verbindung zweier Zeitkristalle in einem Suprafluid aus Helium-3 könnte den Weg für neue Quantencomputer ebnen. Schließlich könnten diese Quantencomputer sehr effizient arbeiten.

Das ist der Vorteil von Quantencomputern gegenüber herkömmlichen PCs

Zeitkristalle bestehen aus Atomen, die sich nicht im Raum, sondern in der Zeit wiederholen und selbst in ihrem Grundzustand hin und her schwingen oder sich drehen können. So können diese Zeitkristalle dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und dem Konzept der Entropie trotzen, bei der ein System mit der Zeit immer ungeordneter wird. So kann sich etwa eine Kraft auf ein Atom im Zeitkristall nur auf dieses einzelne Atom auswirken und nicht auf das gesamte System. Allerdings können Zeitkristalle nur dann hundertprozentig effizient arbeiten, wenn sie vollständig von ihrer Umgebung isoliert werden. Das Forscherteam rund um Samuli Autti hat es geschafft, zwei Zeitkristalle miteinander zu verbinden, in dem man es mit Helium-3 gekühlt hat. Hierbei wird Helium-3 zu einem Suprafluid, wenn es auf einen Bruchteil über dem absoluten Nullpunkt von Minus 273 Grad Celsius abgekühlt wird. Das Forscherteam hat es geschafft, die Zeitkristalle über 15 Minuten lang beobachten zu können, ehe sich die Verbindung gelöst hat.

Ein bisher gebräuchlicher Computer funktioniert nach dem binären Prinzip. So kennt jeder Prozessor nur die beiden Zustände 0 und 1. Bei einem Quantencomputer hingegen schaffen es die verbauten Qubits auch verschiedene Zustände dazwischen darstellen zu können. Die verbauten Chips sind speziell darauf trainiert Rechenoperationen mit verschiedenen Variablen zu berechnen, sodass sich perspektivisch Simulationen zum Klimawandel u. Ä. damit gut erledigen lassen. Für Anwendungen wie Videospiele nützen Quanten-Prozessoren - nach aktuellem Entwicklungsstand - jedoch nicht so wirklich viel. Zudem können die Quantencomputer nur arbeiten, wenn es ein spezielles, sehr kaltes Temperaturspektrum vorherrscht.

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Sammlung zu einer möglichen, neuen Art von Quantencomputern:

• Einem Forscherteam ist es gelungen, zwei Zeitkristalle mittels Helium-3 für 15 Minuten zu verbinden. Zeitkristalle bestehen aus Atomen, die sich nicht im Raum, sondern in der Zeit wiederholen und selbst in ihrem Grundzustand hin und her schwingen oder sich drehen können.
• Möglicherweise könnte man mit den gewonnenen Erkenntnissen eine neue Art von Quantencomputer betreiben. Hierbei können die Chips nicht nur die beiden Zustände 0 und 1 kennen, sondern auch verschiedene Zustände dazwischen. So lassen sich Rechenoperationen mit verschiedenen Variablen berechnen.
• Allerdings können Quantencomputer nur arbeiten, wenn es sehr kalt ist. Für den Einsatz von Zeitkristallen ist es notwendig, dass diese vollständig von ihrer Umgebung isoliert werden.

Quellen: Space, Nature, Fraunhofer-Institut

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Quantencomputer: Bringen Zeitkristalle bald sehr effiziente Geräte? Laut einem Forscherteam könnte die Verbindung mehrerer Zeitkristalle sehr effiziente Quantencomputer hervorbringen. Bis es soweit ist, wird es aber wohl noch dauern.

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