FrankfurtAuch wenn der Quantencomputer als Rechner der Zukunft gilt: Wie er am Ende genau aussehen wird, wissen selbst die Forscher noch nicht. Es gibt mehrere Wege, einen solchen Megarechner Wirklichkeit werden zu lassen.
Ein Ansatz: Elektronen. Die Drehrichtungen der einzelnen Elektronen können als Speicher verwendet werden. Hendrik Bluhm von der RWTH Aachen ist es gelungen, Elektronen in Halbleitern einzufangen. So liegen in einem Spannungstal zwei Elektronen, getrennt durch einen Spannungsberg. Verändert man die Spannung, verschwindet der Berg, die Elektronen geraten in Bewegung, Diese kann Bluhm mit einem Sensor erfassen, die Information kann ausgelesen werden. Fachleute sprechen von Quantendots.
Bislang funktioniert diese Technologie allerdings nur bei Temperaturen knapp über dem absoluten Nullpunkt (minus 273 Grad). Zudem reagiert die gesamte Konstruktion sehr empfindlich auf Störfaktoren von außen. Die Fehlerquote ist sehr hoch, deshalb funktioniert das derzeit nur im Labor.
Eine andere Idee ist der Einsatz von Molekülen. Erste Erfolge gibt es bereits. So ist es Forschern von IBM in Rüschlikon gelungen, ein einzelnes Molekül, nicht größer als 1,5 Nanometer, zwischen zwei Goldelektroden zu spannen und so anzusteuern, dass die beiden Zustände "ein" und "aus" erzeugt werden konnten. "Ein solcher Schalter ist um den Faktor drei bis vier kleiner als der kleinste denkbare Transistor und mit einer Schaltspannung von 0,7 Volt schon jetzt sehr sparsam", schwärmt Walter Riess, leitender Manager in der IBM-Forschung in Zürich.
Gleichzeitig forschen IBM und die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich an sogenannten halbleitenden Nanodrähten und Nanoröhrchen. Die halbleitenden Nanodrähte machen es möglich, Transistoren noch kleiner zu machen. Nanodrähte besitzen eine atomar glatte Oberfläche. Die Elektronen können dadurch schneller fließen, das verkürzt die Schaltzeiten, macht den "Schalter" also schneller. Ziel ist es, mit den Nanodrähten Transistoren zu bauen, die zehnmal effizienter sind als die heutigen. Und sie sollen im Ruhemodus (Stand-by) absolut keinen Strom mehr verbrauchen.
Die Nanotechnologien haben den großen Vorteil, dass sie mit der bestehenden Siliziumtechnologie kombiniert werden können. Sie sind also gut geeignet, um die Wartezeit bis zum ersten echten Quantencomputer zu überbrücken.
