idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Grafik: idw-Logo

idw - Informationsdienst
Wissenschaft

Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instance:
Share on: 
08/21/2015 09:15

Physiker lösen Problem mit Hilfe von Quanten-Computer der TU Dortmund

Martin Rothenberg Referat Hochschulkommunikation
Technische Universität Dortmund

    Prof. Dieter Suter von der Fakultät Physik ist es gemeinsam mit Kollegen vom Weizmann Institute of Science in Rechovot/Israel und dem französischen Institut Non Linéaire de Nice gelungen, ein altbekanntes Physik-Problem mit Hilfe eines Quanten-Computers zu lösen, der an der TU Dortmund steht. Die Physiker simulierten, welchen Einfluss Störungen auf das Ausbreiten eines Quantensystems haben, also eines Systems von Teilchen, deren Bewegung durch die Gesetze der Quantenmechanik beschrieben wird. Dank der modernen Computertechnologie konnten die Wissenschaftler den Schwellenwert berechnen, ab dem das beobachtete System nicht mehr wächst.

    Über ihre Lösung berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins „Science“.

    Quanten-Computer sind wesentlich schneller und leistungsfähiger als klassische Computer. Sie ermöglichen es, komplexe Systeme mit zahlreichen Komponenten zu simulieren und Vorgänge zu analysieren, die sich darin abspielen. Den Physikerinnen und Physikern an der TU Dortmund steht ein Quanten-Computer für ihre Forschungsarbeit zur Verfügung, der größtenteils von ihnen selbst gebaut wurde. Diesen haben Prof. Dieter Suter von der TU Dortmund, Dr. Gonzalo Agustin Alvarez vom Weizmann Institute of Science in Israel und Dr. Robin Kaiser vom Institut Non Linéaire de Nice in Frankreich genutzt, um ein Problem zu lösen, auf das Philip Warren Anderson, Physik-Nobelpreisträger von 1977, in den 1950er-Jahren gestoßen ist. Anderson untersuchte damals die Leitfähigkeit in verschiedenen verunreinigten Materialien. Er erforschte das damals bereits bekannte Phänomen, dass die Leitfähigkeit mit wachsender Verunreinigung des Materials abnimmt beziehungsweise irgendwann nicht mehr vorhanden ist. Allerdings war es ihm nicht möglich, exakt den Punkt zu ermitteln, an dem dies eintritt.

    Dieser Fragestellung haben sich nun die Wissenschaftler der TU Dortmund gewidmet. Sie haben simuliert, wie sich ein Quantensystem verhält, wenn es in ein starkes statisches Magnetfeld gebracht wird. Zunächst konnten sie beobachten, dass die enthaltenen Teilchen immer stärker miteinander interagierten und das Quantensystem stetig größer wurde. „Das System verhält sich in etwa so wie Tinte, die sich in klarem Wasser nach und nach ausbreitet“, erklärt Prof. Dieter Suter. Um das System näher zu analysieren, simulierten sie verschiedene Störungen, mit denen sie das System konfrontierten. Hierbei beobachteten sie, dass sich das System ab einem bestimmten Störungsgrad nicht mehr ausbreitet, sondern zum Stillstand kommt. Diesen sogenannten Phasenübergang konnten die Wissenschaftler mit Hilfe des Quanten-Computers simulieren und so genau festlegen, ab welcher Störungsstärke er sich einstellt. „Mit der Technik, die ihm damals zur Verfügung stand, konnte Anderson das Problem nicht so ausführlich erforschen wie wir heute“, sagt Prof. Dieter Suter. Er und seine Kollegen haben für ihre Arbeit ein System mit 7000 physikalischen Teilchen simuliert – so war es möglich, den Phasenübergang gut erkennbar zu machen. Mit einem normalen Computer von heute wäre in derselben Zeit lediglich die Simulation eines Systems möglich, das sich nur aus rund 20 Teilchen zusammensetzt.


    More information:

    http://www.sciencemag.org/content/349/6250/846.full.pdf


    Images

    Prof. Dieter Suter forschte gemeinsam mit Kollegen. aus Israel und Frankreich
    Prof. Dieter Suter forschte gemeinsam mit Kollegen. aus Israel und Frankreich
    Foto: Roland Baege/TU Dortmund
    None

    Ein Quantencomputer ermöglicht den Physikerinnen und Physikern der TU Dortmund komplexe Simulationen.
    Ein Quantencomputer ermöglicht den Physikerinnen und Physikern der TU Dortmund komplexe Simulationen ...
    Foto: Roland Baege/TU Dortmund
    None


    Criteria of this press release:
    Journalists
    Information technology, Physics / astronomy
    transregional, national
    Research projects, Research results
    German


     

    Help

    Search / advanced search of the idw archives
    Combination of search terms

    You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.

    Brackets

    You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).

    Phrases

    Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.

    Selection criteria

    You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).

    If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).