Forschende aus dem SNI-Netzwerk haben eine Methode vorgestellt, mit der sie Quantenzustände sowohl leichter kontrollieren als auch länger stabil halten können. Sie erreichen dies, indem sie das Magnetfeld in einem halbleitenden Nanodraht, der einzelne als Quantenbit fungierende Elektronen enthält, drehen. Das Team um Prof. Dr. Christian Schönenberger (Departement Physik, Universität Basel) veröffentlichte die Ergebnisse, welche die Entwicklung eines zuverlässigen, skalierbaren Quantencomputers vorantreiben könnten, kürzlich in «Communications Physics».

Quantencomputer haben das Potenzial, Probleme zu lösen, die selbst die heute zur Verfügung stehenden leistungsfähigsten Supercomputer nicht bewältigen können. Sie eröffnen damit neue Möglichkeiten beispielsweise bei der Entwicklung neuer Therapeutika.

Die Grundeinheiten der heutigen Prototypen von Quantencomputern sind Quantenbits (kurz Qubits). Für die Entwicklung zuverlässiger und skalierbarer Quantencomputer gilt es, Quantenbits zu realisieren, die ihren Quantenzustand so lange wie möglich stabil halten – was der Speicherzeit entspricht – und sie gleichzeitig effektiv kontrollieren und manipulieren zu können.

Die Gruppe von Prof. Dr. Christian Schönenberger (Departement Physik, Universität Basel) hat für derartige Untersuchungen Qubits durch einzelne Elektronen in halbleitenden Nanodrähten realisiert und daran geforscht, ihren Einsatz für skalierbare Quantencomputer zu verbessern.

 «Wir haben die Elektronen mithilfe eines supraleitenden Stromkreises untersucht, der bei Mikrowellenfrequenzen schwingt. Dabei ist es uns gelungen, gleichzeitig die Kontrollierbarkeit und die Speicherzeit der Elektronen zu verbessen.», berichten die beiden Erstautoren Dr. Alessia Pally und Dr. Jann Ungerer. «Es ist besonders, dass wir beides gleichzeitig verbessern konnten. Denn im Allgemeinen sind Quantensysteme anfälliger für Störungen, wenn man sie leichter kontrollieren kann,» fügt Jann Ungerer hinzu, der diese Arbeiten im Rahmen seiner Doktorarbeit am Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel durchgeführt hat.

Originalpublikation:

A dephasing sweet-spot with enhanced dipolar coupling
Jann H. Ungerer, Alessia Pally, Stefano Bosco, Artem Kononov, Deepankar Sarmah, Sebastian Lehmann, Claes Thelander, Ville F. Maisi, Pasquale Scarlino, Daniel Loss, Andreas Baumgartner & Christian Schönenberger
Communications Physics volume 8, Article number: 306 (2025)
https://doi.org/10.1038/s42005-025-02216-9