Langstrecken-Spinaustausch für 2D-Qubit-Architekturen

Elektronische Geräte sind allgegenwärtig in unserem täglichen Leben. Wir finden sie in komplexen Gegenständen wie Mobiltelefonen oder Laptops, aber auch in einfachen Werkzeugen wie Bügeleisen, Öfen oder digitalen Thermometern. Heutzutage versucht die Industrie kontinuierlich diese Geräte zu verkleinern. Hierbei geht es aber nicht nur um eine bessere Handhabung. Im Allgemeinen verbrauchen kleinere Schaltkreise weniger Energie und sind schneller. Die typische Abmessung eines heutigen Transistors (ein Grundbaustein der elektronischen Schaltungen) beträgt etwa 0,2 Nanometer, d.h. er ist etwa 100 Siliziumatome breit. Bei diesen kleinen Maßstäben beginnen plötzlich neue Phänomene zu dominieren, die wegen der Größe des Bauelements zuvor keine Rolle gespielt haben. Wir nennen diese Effekte Quanteneffekte. Heute stellt sich die Frage: Können wir diese Effekte nutzen, um einen neuen Computertyp zu schaffen? Die Antwort auf diese Frage lautet: Ja. WissenschafterInnen glauben, dass eine neue Art der Datenverarbeitung entwickelt werden kann, die diese Quanteneigenschaften nutzt. Außerdem gehen ExpertInnen davon aus, dass diese neuen Computer sehr leistungsfähig sein werden und eine große Anzahl von Anwendungen enorm beeinflussen könnten. Weil diese neuen Computer auf Quanteneffekten beruhen, nennen wir sie: Quantencomputer. Auch wenn dies nicht endgültig feststeht (zahlreiche ForscherInnen arbeiten noch an der Umsetzung dieser Art von Berechnungen), glauben wir, dass wir mit dieser neuen Elektronik in der Lage sein werden, das Verhalten sehr großer und komplexer Systeme vorherzusagen. Die Implikation eines Computers, der mit viel größeren Quantensystemen umgehen könnte, ist endlos. Quantensimulationen würden Forschungsbereiche, wie Chemie, Medizin (neue Medikamente und Krebsheilmittel) bis zur Materialwissenschaft, revolutionieren. In unserem Projekt werden wir uns auf die Herstellung eines kleinen Quantenprozessors konzentrieren und zwei zentrale Fragen behandeln. Zuerst werden wir eine neue Art von Material erforschen, aus dem die Quantenprozessoren hergestellt werden. Dann werden wir die Vernetzung innerhalb des Quantenprozessors optimieren. Wir erwarten eine höhere Qualität bei der Ausführung von Rechenoperationen mit diesem neuen Quantenprozessoren. Wir gehen davon aus, dass wir am Ende dieses Projekts in der Lage sein werden, neue "Quanten"- Algorithmen zu verwenden. Wir glauben auch, dass diese neue Art von Geräten neue Einblicke in das Design der nächsten Generation der Quantenelektronik geben wird.