44. Jülicher IFF-Ferienschule „Quanteninformationsverarbeitung“
Teilnehmer aus 30 Ländern und Vortragende aus Forschungsinstituten und Unternehmen in Europa, den USA und Australien.
Am Montag, 25. Februar, beginnt am Forschungszentrum Jülich die 44. "IFF-Ferienschule" mit 275 Teilnehmerinnen und Teilnehmern aus dem In- und Ausland. Der zweiwöchige, jeden Frühling von wechselnden Jülicher Instituten ausgerichtete Kompaktkurs bietet Studierenden und Nachwuchsforschern in diesem Jahr erstmals einen umfassenden Einblick in die Physik der Quanteninformationsverarbeitung. Neben Jülicher Experten konnten zahlreiche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler deutscher und internationaler Forschungseinrichtungen und Unternehmen für Vorträge gewonnen werden.
Abb.: Zweidimensionales Gefüge aus integrierten Schaltkreisen als Basis eines fehlertoleranten Quantencomputers: supraleitende Qubits (grün), High-Q-Resonatoren (grau) und I/O-Anschlüsse (gelb). (Bild: FZ Jülich)
Quanteninformationsverarbeitung bezeichnet eine Informationsverarbeitung und Datenübertragung, die nicht auf den Gesetzen der klassischen Physik basiert, sondern auf denen der Quantenmechanik. Dadurch sollen neue Funktionalitäten möglich werden: Quantenkryptographie etwa soll die abhörsichere Übertragung verschlüsselter Nachrichten ermöglichen, und Quantencomputer sollen bestimmte Rechenaufgaben wesentlich schneller lösen als herkömmliche Rechner.
Daten müssen dazu in Form sogenannter Quantenbits anstelle klassischer Bits codiert werden, zum Beispiel in einzelnen Atomen, Ionen, Elektronen oder Photonen. Sie können nicht nur die klassischen Binärdaten Null und Eins darstellen, sondern auch jede beliebige Information dazwischen. Außerdem können sie miteinander koppeln. Dadurch können viele Rechenschritte gleichzeitig statt nacheinander durchgeführt werden.
„Die größte technische Herausforderung besteht derzeit darin, die Zerstörung der quantenmechanischen Kopplungen durch unvermeidbare Wechselwirkungen mit der Umgebung zu überwinden“, erläutert David DiVincenzo, Direktor am Jülicher Peter Grünberg Institut sowie am Institute for Advanced Simulation und Ausrichter der Ferienschule. „Nach intensiver Forschung in den letzten Jahren gibt es mittlerweile jedoch vielversprechende Ansätze, Quantencomputer zu realisieren.“ Mit Kolleginnen und Kollegen am Forschungszentrum sowie an der RWTH Aachen erforscht der theoretische Physiker unter dem Dach der Jülich Aachen Research Alliance JARA verschiedene Konzepte und Materialien, die dies möglich machen sollen. Ein Schwerpunkt ist die Realisierung von Quantenbits in Halbleitermaterialien.
Die 44. IFF-Ferienschule bietet den Teilnehmerinnen und Teilnehmern in etwa 45 Stunden Vorlesung einen umfassenden Überblick über die physikalischen Grundlagen der Quanteninformationsverarbeitung, die wichtigsten aktuellen Entwicklungen sowie die Perspektiven. 19 Vortragende aus Forschungsinstitutionen und Unternehmen in Europa, den USA und Australien, darunter etwa die US-Universität Harvard oder die Firma IBM, leisten dazu einen Beitrag. Campustouren ergänzen das Programm und ermöglichen den Nachwuchsforschern, die involvierten Labors sowie Einrichtungen für die Simulation mit Supercomputern kennenzulernen.
FZ Jülich / PH
