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Bisher war das Kühlen von Quantenrechnern ein Stolperstein hin auf dem Weg zu ihrem Durchbruch.

Bild: Kuan Yen Tan, Aalto University

Mit supraleitendem Resonator Abkühlung für den Quantencomputer

30.06.2017

Finnischen Forschern ist ein wichtiger Schritt hin zu einem funktionierenden Quantencomputer gelungen: Sie haben herausgefunden, wie man diese Rechner effektiv kühlen kann.

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Ein von einer Forschungsgruppe an der Aalto University im finnischen Helsinki entwickeltes Kühlsystem löst eine große Herausforderung: Mit seiner Hilfe können die meisten elektrischen Quantengeräte schnell initialisiert werden. Die Geräte werden so leistungsfähiger und zuverlässiger.

Energie durch den Tunnel

Das Forscherteam kühlte einen qubit-artigen supraleitenden Resonator unter Verwendung eines speziellen Tunnels von einzelnen Elektronen durch einen zwei Nanometer dicken Isolator. Die Forscher gaben den Elektronen etwas zu wenig Energie von einer externen Spannungsquelle als das, was für das direkte Tunneln benötigt wird. Daher erfasst das Elektron die fehlende Energie, die für das Tunneln von der nahe gelegenen Quantenvorrichtung benötigt wird. Dadurch verliert das Gerät Energie und kühlt ab.

Die Kühlung kann durch Einstellen der externen Spannung auf Null abgeschaltet werden. Dann reicht auch die aus der Quantenvorrichtung verfügbare Energie nicht aus, um das Elektron durch den Isolator zu drücken. Als nächstes plant die Gruppe, aktuelle Quantenbits zusätzlich zu Resonatoren zu kühlen. Die Forscher wollen auch die mit dem Kühlsystem erreichbare Mindesttemperatur senken und das Ein- und Ausschalten deutlich beschleunigen.

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