Ein Team des Paul Scherrer Instituts (PSI) arbeitet an einem Ansatz von Microsoft mit, um eine neue Art von Quantenbits zu erschaffen, sogenannte topologische Quantenbits oder kurz Qubits. Sie sollen gegenüber Informationsverlusten resistenter sein als „normale“ Qubits. „Damit könnte man schon mit wenigen Qubits einen schlanken, funktionierenden Quantencomputer realisieren“, wird Studienautor Niels Schröter in einer Mitteilung des PSI zitiert. Er forschte bis April 2021 am PSI und wechselte dann zum Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik im deutschen Halle.

Topologische Quantenbits wären PSI-Angaben zufolge etwas völlig Neues, das bislang keine Forschungsgruppe erschaffen konnte. Topologische Materialien wurden durch den Physik-Nobelpreis im Jahr 2016 bekannt. Quantenbits in topologischen Materialien wären dann topologische Qubits.

Würden geeignete Halbleiter- und Supraleitmaterialen gewählt, sollten sich besondere Quasiteilchen bilden. Sie könnten als Informationsträger und damit als Quantenbits in einem Quantencomputer fungieren. Rezepte zur Erzeugung dieser Teilchen würden schon länger erforscht, so Gabriel Aeppli, Leiter des Forschungsbereichs für Photonenforschung am PSI. Doch „wussten wir nicht, in welchem Kochtopf uns dieses Rezept am besten gelingt“.

Sie entwickelten deshalb unter anderem an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) des PSI eine neue Messmethode, die aus allen Ergebnissen automatisch jene herausfiltert, die physikalisch relevant sind. So liessen sich die Versuchsergebnisse gut interpretieren. „Unsere hoch entwickelten spektroskopischen Methoden werden bei der Suche nach den Materialien für Quantencomputer sicherlich eine wichtige Rolle spielen“, glaubt Vladimir Strocov, der zusammen mit einer nordamerikanischen Gruppe an diesem neuartigen Computermodell arbeitete. „Das PSI macht derzeit grosse Schritte, um die Quantenforschung und die quantenphysikalischen Ingenieurwissenschaften in der Schweiz auszubauen und die SLS ist ein wesentlicher Teil davon.“ mm