Quantenphysik scheint auf den ersten Blick wenig mit unserem morgendlichen Kaffee zu tun zu haben. Doch ein Durchbruch in der theoretischen Quantenphysik lässt sich überraschend gut mit diesem alltäglichen Getränk vergleichen.

Stellt euch vor, ihr gebt Milch in euren Kaffee: Nach ein wenig Rühren verteilt sich die Milch und der Kaffee wird gleichmäßig heller. Eine ähnliche Vermischung findet bei den sogenannten Qubits statt, den Grundbausteinen von Quantencomputern.

Die Qubits vermischen sich schnell miteinander, eben wie Milch und Kaffee, was die Speicherfähigkeiten von Quantenchips deutlich einschränkt.

Forscher unter der Leitung von Rahul Nandkishore von der University of Colorado Boulder haben nun, zumindest in der Theorie, einen vielversprechenden Weg gefunden, um dieses Problem zu lösen.

Im Gegensatz zu normalen Bits, die nur Nullen oder Einsen sein können, können Qubits Nullen, Einsen oder beides gleichzeitig sein. Das führt dazu, dass sie sich leicht vermischen.

Die von den Forschern entwickelte Methode könnte die Vermischung der Qubits effektiv verhindern. Laut Science Daily könnte das die Effizienz und Kapazität von Quantencomputern erheblich steigern.

Die Forscher fanden heraus, dass, indem man Qubits in einem speziellen Muster anordnet, sie ihre Informationen beibehalten können, ohne sich zu vermischen. Um dies zu demonstrieren, haben sie ein mathematisches Modell verwendet, in dem Hunderte bis Tausende von Qubits in einem schachbrettartigen Muster angeordnet sind.

Wenn die Qubits eng genug zusammenliegen, können sie das Verhalten ihrer benachbarten Qubits beeinflussen, sodass sie ihren Status beibehalten. Dieses Phänomen ist vergleichbar mit einem Kaffee, der sich selbst beim stärksten Umrühren nicht mit der Milch vermischt.

Die Ergebnisse dieser Forschung wurden in einer Studie festgehalten, die im Journal Physical Review Letters veröffentlicht wurde.