Aluminium ist ein vielseitig einsetzbarer Rohstoff. Schon öfters haben wir über die umwelttechnischen Aspekte und die Vorteile von Sekundär-Aluminium berichtet. Auch die Einsatzbereiche in der Architektur sind weitreichend bekannt. Doch damit hat Aluminium als Rohstoff seine Möglichkeiten noch nicht ausgeschöpft: Auch in Quantencomputern trägt das Metall zu einer wichtigen Entwicklung bei.
Qubits als kleinste Recheneinheit im Quantencomputer
Quantencomputer kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn die unendlich scheinenden Lösungsmöglichkeiten einer Aufgabe die Rechenkraft konventioneller Computer übersteigen. Die kleinste Recheneinheit, die hierbei zum Einsatz kommt, sind sogenannte Quantenbits, auch Qubits genannt. Diese Qubits ermöglichen es, dass viele Rechenschritte parallel erfolgen können. Während klassische Computer-Recheneinheiten mit den Werten „0“ und „1“ agieren, können Qubits auch Werte dazwischen realisieren.
Damit dieser Prozess möglichst optimal abläuft, muss jedoch eine Schaltung mittels Materialien erfolgen, die bei extrem niedrigen Temperaturen keinen elektrischen Widerstand erzeugen und Strom somit verlustfrei leiten. Hier kommt nun Aluminium als Rohstoff zum Einsatz.
Aluminium als Qubit
Alle Qubits weisen eine dünne Stelle bei Betrachtung unter dem Mikroskop auf, der sogenannte Josephson-Kontakt, an dessen Stelle Informationen gespeichert werden. Bislang wurde dieser Josephson-Kontakt mit zwei Aluminiumschichten erzeugt, die durch eine Oxidschicht getrennt waren. Nun gelang es Forschern, eine einzelne Schicht aus granularem Aluminium zu verwenden. Wenige „Aluminiumkörner“ bilden ein dreidimensionalen Körper, der in eine Oxid-Matrix eingebunden ist.
Dank dieser Anpassung reagieren die Qubits eines Quantencomputers noch sensibler auf Materialdefekte. Mit einer bis zu 100-fachen Sensitivität sollen Materialfehler so besser erkannt und langfristig verhindert werden können. Das führt so langfristig zu zuverlässigeren und leistungsstärkeren Quantencomputern.
Quelle: Konstruktions Praxis